JP6843353B2 - Mg alloy and its manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、Mg合金とその製造方法に関する。 The present invention relates to an Mg alloy and a method for producing the same.

マグネシウム合金は、実用金属中で最軽量の金属として知られており、現在は、アルミニウム合金に代わる軽量材料として鉄道、航空機、自動車などへの適用が検討されている。しかしながら、マグネシウム合金展伸材はアルミニウム合金に比べて強度や常温での加工性に劣る。 Magnesium alloy is known as the lightest metal among practical metals, and is currently being considered for application to railways, aircraft, automobiles, etc. as a lightweight material to replace aluminum alloy. However, the magnesium alloy wrought material is inferior in strength and workability at room temperature as compared with the aluminum alloy.

マグネシウム合金の強度や常温での加工性を克服して、その用途を拡大するために、新しい展伸材の開発を含む様々な研究が行われてきた。たとえば、従来の展伸マグネシウム合金は、強加工による結晶粒微細化や、希土類金属元素と亜鉛を合金元素として添加することで300MPaを超える強度を得ることができる。 Various studies have been conducted, including the development of new wrought materials, in order to overcome the strength and workability of magnesium alloys at room temperature and expand their applications. For example, a conventional wrought magnesium alloy can obtain a strength exceeding 300 MPa by making crystal grains finer by strong processing and adding a rare earth metal element and zinc as alloy elements.

一方で、上記のような高強度合金の開発に加え、常温での加工性の向上に関する研究についてもこれまで多くの研究が行われた。これらの報告例では、常温での加工性を、外周部を固定した薄板に球頭パンチを一定のスピ−ドで押し当てることで薄板を変形させ、材料に破断が生じるまでのくぼみの高さをエリクセン値(IE値)によって評価するエリクセン試験によって評価している。 On the other hand, in addition to the development of high-strength alloys as described above, many studies have been conducted on the improvement of workability at room temperature. In these reported examples, the workability at room temperature is determined by pressing a ball head punch against a thin plate with a fixed outer circumference at a constant speed to deform the thin plate, and the height of the dent until the material breaks. Is evaluated by the Eriksen test, which evaluates by the Eriksen value (IE value).

幾つかの報告において、合金元素添加や圧延プロセスの改良などによって、アルミニウム合金に匹敵する優れた常温での加工性を有する合金を開発した例が報告されている。 In some reports, examples have been reported in which an alloy having excellent processability at room temperature comparable to that of an aluminum alloy has been developed by adding alloying elements and improving the rolling process.

Zrを添加したMg−Zn系合金(特許文献1参照)において、従来は、Zrにより鋳造材の結晶粒が微細化されると考えられていた。しかし、最近の研究から、Zrを添加すると押出加工や圧延加工によって作製した展伸材の結晶粒も微細化されることが見出された。 In the Mg—Zn-based alloy to which Zr is added (see Patent Document 1), it has been conventionally considered that the crystal grains of the cast material are refined by Zr. However, recent research has found that the addition of Zr also refines the crystal grains of the wrought material produced by extrusion or rolling.

特開2002−266044号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-266044

従来技術により開発されたMg合金には実用上多くの問題点が存在する。希土類金属を合金元素として添加したMg合金では、優れた強度を有する合金を作製することは可能である。しかしながら、希土類金属を添加したMg合金では、高価な希土類金属を使用するため原料コストが高くなる。また、容易に塑性加工することができないため製造コストも高い。したがって、自動車や鉄道などに適用できるような汎用的な材料が開発できる可能性は著しく低い。 The Mg alloy developed by the prior art has many problems in practical use. With the Mg alloy to which a rare earth metal is added as an alloying element, it is possible to produce an alloy having excellent strength. However, in the Mg alloy to which the rare earth metal is added, the raw material cost is high because the expensive rare earth metal is used. In addition, the manufacturing cost is high because plastic working cannot be easily performed. Therefore, it is extremely unlikely that a general-purpose material that can be applied to automobiles and railways can be developed.

また、強加工による結晶粒微細化により強度を向上させた展伸材は、既に加工硬化した状態になっている。このため、室温での2次加工が著しく困難である。それだけでなく、大型部材を作製することも著しく困難である。 Further, the wrought material whose strength has been improved by refining the crystal grains by strong processing has already been work-hardened. Therefore, secondary processing at room temperature is extremely difficult. Not only that, it is also extremely difficult to manufacture a large member.

室温での2次加工性の向上に伴い強度が低下する傾向がある。自動車のボディパネルなどへの応用を見据えた合金開発の際は、強度と優れた常温での2次加工性の両者を発現するような合金が求められている。しかしながら、上記の合金や加工法では強度と2次加工性を兼ね備えた合金を作製できないため、自動車材料としての適用が可能な機械的性質として求められる130MPaの0.2%耐力と6.5mm程度のエリクセン値を有する合金を開発することは困難である。 The strength tends to decrease as the secondary workability at room temperature improves. When developing alloys with an eye on application to automobile body panels, alloys that exhibit both strength and excellent secondary workability at room temperature are required. However, since the above alloys and processing methods cannot produce alloys having both strength and secondary workability, they have a 0.2% proof stress of 130 MPa and about 6.5 mm, which are required as mechanical properties that can be applied as automobile materials. It is difficult to develop an alloy having the Eriksen value of.

本発明は、上記課題に鑑み、高価な希土類金属を用いることなく、展伸材に優れた加工性、及び高強度、高延性を両立させるMg合金と単純な熱処理の組み合わせによるMg合金の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention is a method for producing an Mg alloy by combining a Mg alloy having excellent processability, high strength and high ductility as a wrought material and a simple heat treatment without using an expensive rare earth metal. The purpose is to provide.

上記目的を達成するため本発明のMg合金は、2.0質量%よりも大きく5質量%未満のZnと、0.25質量%以上0.3質量%以下のCaと、0.20質量%以上0.3質量%以下のZrと、を含有し、残部がMg及び不可避不純物からなり、Mg合金の組織において、マグネシウム母相にナノメートルオーダーのZnZr析出物が分散しており、Caがマグネシウム母相とZnZr析出物との界面に偏析していて、X線回折により測定したMg合金の結晶粒の(0001)極の配向度は、X線回折により測定した集合組織強度が6.0以下であり、0.2%耐力が130MPa〜250MPaであることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the Mg alloy of the present invention contains Zn of more than 2.0% by mass and less than 5% by mass, Ca of 0.25% by mass or more and 0.3% by mass or less , and 0.20% by mass. It contains Zr of 0.3% by mass or more and the balance is composed of Mg and unavoidable impurities. In the structure of the Mg alloy, nanometer-order Zn 2 Zr precipitates are dispersed in the magnesium matrix, and Ca. Is segregated at the interface between the magnesium matrix and the Zn 2 Zr precipitate, and the degree of orientation of the (0001) pole of the crystal grains of the Mg alloy measured by X-ray diffraction is based on the texture strength measured by X-ray diffraction. It is 6.0 or less and has a 0.2% resistance of 130 MPa to 250 MPa .

上記構成において、好ましくは集合組織強度が3〜5.2である。
Mg合金の室温におけるエリクセン値は、好ましくは、6.5mm以上である。
Mg合金の引張強さは、好ましくは、200MPa〜300MPaである。
Mg合金の0.2%耐力は、好ましくは、132183MPaである。
Mg合金の破断伸びは、好ましくは、20%〜35%である
In the above configuration, preferably, the texture strength from 3 to 5.2.
The Eriksen value of the Mg alloy at room temperature is preferably 6.5 mm or more.
The tensile strength of the Mg alloy is preferably 200 MPa to 300 MPa.
The 0.2% proof stress of the Mg alloy is preferably 132 to 183 MPa.
The elongation at break of the Mg alloy is preferably 20% to 35% .

上記目的を達成するため、本発明のMg合金の製造方法は、上記した組成のMg、Zn、Zr及びCaを溶解して鋳造固体を得る工程1と、鋳造固体を均質化処理して均質化固体を得る工程2と、均質化固体を熱間加工して有形固体を得る工程3と、有形固体を溶体化処理して冷却固体を得る工程4と、を含み、工程2において、300℃〜350℃及び400℃〜450℃の2段階で所定時間の均質化処理を行い、均質化固体を得ることを特徴とする。
鋳造固体は、好ましくは、急冷凝固鋳造、重力鋳造及び真空鋳造の何れかの方法で得られる。
好ましくは、さらに、工程4の後で、Mg合金の時効処理をする。
In order to achieve the above object, the method for producing an Mg alloy of the present invention comprises the step 1 of melting Mg, Zn, Zr and Ca having the above composition to obtain a cast solid, and the homogenization treatment of the cast solid to homogenize the cast solid. A step 2 of obtaining a solid, a step 3 of hot-working a homogenized solid to obtain a tangible solid, and a step 4 of dissolving the tangible solid to obtain a cooled solid are included. The homogenization treatment is carried out for a predetermined time in two steps of 350 ° C. and 400 ° C. to 450 ° C. to obtain a homogenized solid.
The cast solid is preferably obtained by any of quenching solidification casting, gravity casting and vacuum casting.
Preferably, the Mg alloy is further aged after step 4.

本発明は、優れた強度と加工性を兼ね備え、低コストで得られる汎用Mg合金とその製造方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a general-purpose Mg alloy which has excellent strength and workability and can be obtained at low cost and a method for producing the same.

本発明のMg合金の製造方法を示すフロー図である。It is a flow chart which shows the manufacturing method of the Mg alloy of this invention. 圧延工程を示す図である。It is a figure which shows the rolling process. 実施例1のMg合金の溶体化処理材の光学顕微鏡像を示す図である。It is a figure which shows the optical microscope image of the solution treatment material of the Mg alloy of Example 1. FIG. X線回折により測定した実施例1のMg合金を溶体化処理して得た処理材の結晶粒の(0001)極の配向度を示す(0001)極点図である。FIG. 5 is a (0001) pole figure showing the degree of orientation of the (0001) poles of the crystal grains of the treated material obtained by solution-treating the Mg alloy of Example 1 measured by X-ray diffraction. 実施例1のMg合金の溶体化処理材のX線回折パターンを示す図である。It is a figure which shows the X-ray diffraction pattern of the solution treatment material of the Mg alloy of Example 1. FIG. 実施例1の溶体化処理材の引張応力−ひずみ曲線を示す図である。It is a figure which shows the tensile stress-strain curve of the solution-treated material of Example 1. 実施例1の溶体化処理材を透過電子顕微鏡を用いて測定したもので、(a)はHAADF−STEM像、(b)〜(d)は、EDSで測定したZn、Zr、Caの各面分布を示す図である。The solution-treated material of Example 1 was measured using a transmission electron microscope. (A) is a HAADF-STEM image, and (b) to (d) are Zn, Zr, and Ca surfaces measured by EDS. It is a figure which shows the distribution. 3次元原子プローブにより得た3次元アトムマップ図であり、(a)は三次元分布、(b)はZnZr析出物近傍の拡大した三次元分布、(c)は(b)の選択した領域から得られた1次元濃度プロファイルである。It is a three-dimensional atom map diagram obtained by a three-dimensional atomic probe, (a) is a three-dimensional distribution, (b) is an enlarged three-dimensional distribution near a Zn 2 Zr precipitate, and (c) is a selection of (b). It is a one-dimensional density profile obtained from the region. 時効時間とビッカース硬度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the aging time and the Vickers hardness. 160℃で64時間時効処理した時効処理材の引張応力−ひずみ曲線を示す図である。It is a figure which shows the tensile stress-strain curve of the aging treatment material which was aged at 160 degreeC for 64 hours. 実施例4の溶体化処理材の光学顕微鏡像を示す図である。It is a figure which shows the optical microscope image of the solution treatment material of Example 4. X線回折により圧延面から測定した実施例4のMg合金を溶体化処理して得た処理材の(0001)極の配向度を示す(0001)極点図である。FIG. 5 is a (0001) pole figure showing the degree of orientation of the (0001) pole of the treated material obtained by solution-treating the Mg alloy of Example 4 measured from the rolled surface by X-ray diffraction. 実施例4の溶体化処理材の引張応力−ひずみ曲線を示す図である。It is a figure which shows the tensile stress-strain curve of the solution-treated material of Example 4. 比較例1の溶体化処理材の光学顕微鏡像を示す図である。It is a figure which shows the optical microscope image of the solution treatment material of the comparative example 1. FIG. 比較例1の溶体化処理材のX線回折パタ−ンを示す図である。It is a figure which shows the X-ray diffraction pattern of the solution treatment material of the comparative example 1. 比較例1の溶体化処理材のX線回折より得た(0001)極点図を示す図である。It is a figure which shows the (0001) pole figure obtained by the X-ray diffraction of the solution treatment material of the comparative example 1. FIG. 比較例1の溶体化処理材の引張応力−ひずみ曲線を示す図である。It is a figure which shows the tensile stress-strain curve of the solution-treated material of the comparative example 1. FIG.

以下、本発明をいくつかの実施例を参照して詳細に説明する。
本発明のMg合金は、2.0質量%よりも大きく5.0質量%未満のZnと、少なくとも0.25質量%のCaと、0.20質量%以上のZrと、を含有し、残部がMg及び不可避不純物からなっている。
具体的には、Mg合金の組成として、Mg−3Zn−0.3Zr−0.3Ca合金やMg−4Zn−0.3Zr−0.3Ca合金が挙げられる。
ここで、Zn、Zr、Caの前に記載している数値は、各元素の質量%である。
上記の組成とする理由は、Mg−Zn−Zr合金の溶解・鋳造時、若しくは加工前の均質化処理の際に形成する微細なZnとZrもしくはMg,Zn、Zrよりなる数十ナノメートルサイズの析出物によって結晶粒の成長が抑制されることによる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to some examples.
The Mg alloy of the present invention contains Zn of more than 2.0% by mass and less than 5.0% by mass, Ca of at least 0.25% by mass, and Zr of 0.20% by mass or more, and the balance. Consists of Mg and unavoidable impurities.
Specifically, examples of the composition of the Mg alloy include Mg-3Zn-0.3Zr-0.3Ca alloy and Mg-4Zn-0.3Zr-0.3Ca alloy.
Here, the numerical value described before Zn, Zr, and Ca is the mass% of each element.
The reason for the above composition is that it is composed of fine Zn and Zr or Mg, Zn, Zr formed during melting / casting of the Mg-Zn-Zr alloy or homogenization treatment before processing, and has a size of several tens of nanometers. This is because the growth of crystal grains is suppressed by the precipitate of.

上記の析出物の内、ZnZrは比較的高密度に分散することから、材料の強化にも有効であると考えることができる。さらに、析出物のナノサイズ化によって破壊の起点となり難くなるため、常温成形性の低下には影響を及ぼさない析出物であると考えることができる。 Of the above precipitates, Zn 2 Zr is dispersed at a relatively high density, and thus it can be considered to be effective for strengthening the material. Further, since the nano-sized precipitate is less likely to be the starting point of fracture, it can be considered that the precipitate does not affect the decrease in moldability at room temperature.

以上のことから、Mg−Zn−Zr基合金では、従来の時効処理を経ることなく、板材の加工後に溶体化処理を施すことで導入されたひずみを除去するだけで常温での2次加工性が期待できる。さらに、加工前の均質化処理中に形成したナノ析出物によって優れた強度を発現させる可能性がある新しいタイプの合金である。 From the above, the Mg-Zn-Zr-based alloy has secondary workability at room temperature only by removing the strain introduced by subjecting the plate material to a solution treatment after processing without undergoing the conventional aging treatment. Can be expected. In addition, it is a new type of alloy that has the potential to exhibit excellent strength due to the nanoprecipitates formed during the pre-processing homogenization process.

Mg合金の成形性、強度、延性を得るために、Znの含有量は、2.0質量%よりも大きくする。Znの含有量が5.0質量%以上では成形性が劣化するので、Znの含有量は5質量%未満とすることが好ましい。 In order to obtain the formability, strength and ductility of the Mg alloy, the Zn content is set to be larger than 2.0% by mass. If the Zn content is 5.0% by mass or more, the moldability deteriorates, so the Zn content is preferably less than 5% by mass.

Ca添加量が0.2質量%である場合、(0001)極の配向度が低下しないが、0.3質量%のCa添加によって(0001)極の集合組織が大きく低下することから、Caの含有量は、少なくとも0.25質量%以上とすることが好ましい。 When the amount of Ca added is 0.2% by mass, the degree of orientation of the (0001) pole does not decrease, but when 0.3% by mass of Ca is added, the texture of the (0001) pole is significantly reduced. The content is preferably at least 0.25% by mass or more.

強度の増大のために、Zrは0.20質量%以上とし、Caの含有量は、少なくとも0.25質量%以上とすることが好ましい。
高温安定でも安定なナノサイズの析出物の分散により結晶配向度の低下に起因する強度低下を補償し、常温加工性を損なわずに従来合金よりも優れた強度を得ることができる。従来は鋳造材の結晶粒組織を微細化する元素として添加されていたZrを用いて、上記のナノサイズの析出物の分散効果を発現させることができる。
In order to increase the strength, it is preferable that Zr is 0.20% by mass or more and the Ca content is at least 0.25% by mass or more.
Dispersion of nano-sized precipitates that are stable even at high temperatures compensates for the decrease in strength due to the decrease in crystal orientation, and it is possible to obtain superior strength compared to conventional alloys without impairing room temperature workability. By using Zr, which has been conventionally added as an element for refining the crystal grain structure of a cast material, the above-mentioned dispersion effect of nano-sized precipitates can be exhibited.

本発明のMg合金の、後述する溶体化処理後の組織について説明する。
本発明の溶体化処理後のMg合金、つまり溶体化処理材の組織においては、マグネシウム母相にナノメートル(nm)オーダーのZnZrからなる析出物が分散している組織を有している。ZnZrからなる析出物を、ZnZr析出物と呼ぶ。
The structure of the Mg alloy of the present invention after solution treatment, which will be described later, will be described.
The structure of the Mg alloy after the solution treatment of the present invention, that is, the structure of the solution treatment material, has a structure in which a precipitate composed of Zn 2 Zr on the order of nanometers (nm) is dispersed in the magnesium matrix. .. The precipitate consisting of Zn 2 Zr, referred to as Zn 2 Zr precipitates.

本発明のMg合金の強度を増すためには、結晶粒をより微細にするとよい。さらに、マグネシウム母相に、合金元素として、Znを高濃度に固溶させる固溶強化によって強化すること、析出物を分散させることで析出強化を図ることが望ましい。つまり、Mg合金の強度を析出強化により増すためには、析出物の寸法が微細で、数密度が高いほどよい。具体的には、ZnZr析出物の大きさは、幅が18.7±5.3nm、長さが35.0±13.3nmである。ZnZr析出物の密度は、少なくとも1.47×1020/m、例えば、3.08×1020/mである。さらに、Caがマグネシウム母相とZnZr析出物との界面に偏析している。 In order to increase the strength of the Mg alloy of the present invention, it is preferable to make the crystal grains finer. Further, it is desirable to strengthen the magnesium matrix by solid solution strengthening in which Zn is dissolved as an alloying element at a high concentration in the magnesium matrix, and to strengthen the precipitation by dispersing the precipitate. That is, in order to increase the strength of the Mg alloy by precipitation strengthening, the finer the size of the precipitate and the higher the number density, the better. Specifically, the size of the Zn 2 Zr precipitate is 18.7 ± 5.3 nm in width and 35.0 ± 13.3 nm in length. The density of Zn 2 Zr precipitates is at least 1.47 × 10 20 / m 3 , for example 3.08 × 10 20 / m 3 . Further, Ca is segregated at the interface between the magnesium matrix and the Zn 2 Zr precipitate.

本発明のMg合金をX線回折により測定すると、Mg合金の結晶粒の(0001)極の配向度は、圧延面から測定した(0001)極点図における(0001)極の強度にして6.0以下である。 When the Mg alloy of the present invention is measured by X-ray diffraction, the degree of orientation of the (0001) poles of the crystal grains of the Mg alloy is 6.0 in terms of the strength of the (0001) poles in the (0001) pole diagram measured from the rolled surface. It is as follows.

Mg合金の成形性をエリクセン試験機で測定すると、室温におけるエリクセン値は、6.5mm以上である。さらに、エリクセン値としては、6.5mm以上で7.9〜8mmである。 When the moldability of the Mg alloy is measured with an Eriksen tester, the Eriksen value at room temperature is 6.5 mm or more. Further, the Eriksen value is 7.9 to 8 mm at 6.5 mm or more.

本発明のMg合金の0.2%耐力は、130〜250MPa以上であり、Mg合金の引張強さは、200MPa〜300MPaであり、Mg合金の破断伸びは、20%〜35%である。 The 0.2% proof stress of the Mg alloy of the present invention is 130 to 250 MPa or more, the tensile strength of the Mg alloy is 200 MPa to 300 MPa, and the breaking elongation of the Mg alloy is 20% to 35%.

本発明のMg合金のビッカ−ス硬さは、50HV以上とすることができる。 The Vickers hardness of the Mg alloy of the present invention can be 50 HV or more.

本発明のMg合金は、以下の工程で製造することができる。
図1は、本発明のMg合金の製造方法を示すフロー図である。図1に示すように、本発明のMg合金は、
Mg、Zn、Zr及びCaを溶解して鋳造固体を得る工程1と、
鋳造固体を均質化処理して均質化固体を得る工程2と
均質化固体を熱間加工して有形固体を得る工程3と、
有形固体を溶体化処理して冷却固体を得る工程4と、
を含む工程により製造することができる。
The Mg alloy of the present invention can be produced by the following steps.
FIG. 1 is a flow chart showing a method for producing the Mg alloy of the present invention. As shown in FIG. 1, the Mg alloy of the present invention is
Step 1 of melting Mg, Zn, Zr and Ca to obtain a cast solid,
Step 2 of homogenizing the cast solid to obtain a homogenized solid and step 3 of hot-working the homogenized solid to obtain a tangible solid.
Step 4 of dissolving a tangible solid to obtain a cooled solid,
It can be manufactured by a process including.

工程4で得た冷却固体を時効処理してMg合金を製造してもよい。 The cooled solid obtained in step 4 may be aged to produce an Mg alloy.

以下、各工程について説明する。
(工程1)
鋳造固体を得る工程であり、Mgと上記Mg合金の組成となるZn、Zr及びCaを鉄坩堝中で溶解して、溶湯とし、鋳型等に流し込んで冷却することで鋳造して、鋳造固体を得る。具体的には、例えば高周波誘導溶解炉を用いて上記組成の合金を溶解し、鉄鋳型を用いて鋳造することができる。
なお、溶解の際に用いる溶解炉は、高周波誘導溶解炉に限定されず、所望の組成の合金が作製できれば他の装置でもよい。鋳造固体を、急冷凝固鋳造、重力鋳造及び真空鋳造の何れかの方法で得てもよい。急冷凝固鋳造を用いれば高い生産性で、低コストの鋳造固体が得られる。
Hereinafter, each step will be described.
(Step 1)
In the process of obtaining a cast solid, Mg and Zn, Zr, and Ca, which are the compositions of the above Mg alloy, are melted in an iron crucible to form a molten metal, which is poured into a mold or the like and cooled to cast the cast solid. obtain. Specifically, for example, an alloy having the above composition can be melted using a high-frequency induction melting furnace and cast using an iron mold.
The melting furnace used for melting is not limited to the high-frequency induction melting furnace, and other devices may be used as long as an alloy having a desired composition can be produced. The cast solid may be obtained by any of quenching solidification casting, gravity casting and vacuum casting. High productivity and low cost cast solids can be obtained by quenching solidification casting.

(工程2)
鋳造固体を均質化処理して均質化固体を得る工程である。均質化処理では、鋳造固体中に存在する各成分の金属の分布を均質化し、溶湯の冷却中に形成する析出物をマトリックス中に固溶させる。均質化処理は、工程1で溶湯の冷却中に形成された析出物をマグネシウム母相に固溶させるための熱処理である。特にZnが高濃度にマクロ偏析している領域は、460℃前後、例えば400℃〜460℃、又は400℃〜450℃での熱処理から開始すると合金が融解するため、まず300℃〜350℃、例えば340℃前後で鋳造時に形成されMg−Zn相の初期溶融を抑制し、450℃における熱処理によってZnの分布を均質化する。均質化処理は、例えば、350℃で24時間、450℃で4時間行う。
(Step 2)
This is a step of homogenizing a cast solid to obtain a homogenized solid. In the homogenization treatment, the distribution of the metal of each component present in the cast solid is homogenized, and the precipitate formed during the cooling of the molten metal is solid-solved in the matrix. The homogenization treatment is a heat treatment for solid-solving the precipitate formed during the cooling of the molten metal in the magnesium matrix in step 1. In particular, in the region where Zn is macrosegregated to a high concentration, the alloy melts when heat treatment is started at around 460 ° C., for example, 400 ° C. to 460 ° C., or 400 ° C. to 450 ° C. For example, it is formed at around 340 ° C. during casting to suppress the initial melting of the Mg—Zn phase, and the Zn distribution is homogenized by heat treatment at 450 ° C. The homogenization treatment is carried out, for example, at 350 ° C. for 24 hours and at 450 ° C. for 4 hours.

均質化処理の条件は、上記の条件(350℃で24時間+450℃で4時間)に限定はされない。所定の温度、時間条件における熱処理によって合金元素がマグネシウム母相に固溶する条件で熱処理を行えば良い。 The conditions of the homogenization treatment are not limited to the above conditions (24 hours at 350 ° C. + 4 hours at 450 ° C.). The heat treatment may be performed under the condition that the alloying element is solid-solved in the magnesium matrix by the heat treatment under a predetermined temperature and time condition.

(工程3)
均質化固体を圧延又は押出などで熱間加工して有形固体を得る工程である。熱間加工としては、圧延加工、押出加工、または鍛造加工を用いることができる。例えば、圧延加工は、圧延機械を用いて行うことができる。鋳造材を圧延工程によって板材に加工することができる。
図2は、圧延工程を示す図である。図2に示すように、圧延工程は、均質化処理の後に行うことができる。圧延の際の条件として試料温度、ロ−ル温度、圧下率、ロ−ル周速、中間熱処理の有無などの条件が存在するが、それらの例を表1に示す。
(Step 3)
This is a step of hot-working a homogenized solid by rolling or extrusion to obtain a tangible solid. As the hot working, rolling, extrusion, or forging can be used. For example, the rolling process can be performed using a rolling machine. The cast material can be processed into a plate material by a rolling process.
FIG. 2 is a diagram showing a rolling process. As shown in FIG. 2, the rolling step can be performed after the homogenization treatment. There are conditions for rolling such as sample temperature, roll temperature, rolling reduction, roll peripheral speed, and presence / absence of intermediate heat treatment. Examples of these are shown in Table 1.

表1に示すように、試料厚さが10mmから5mmまで圧延する際のロール温度や試料温度の一例は200℃、圧下率は例えば13.1%、ロール周速は1m/分である。試料厚さが5mmから1mmまで圧延する際のロール温度や試料温度の一例は200℃や300℃、圧下率は例えば20.5%、ロール周速は1m/分である。圧延中に中間熱処理を加えてもよい。中間熱処理の条件は、例えば450℃で5分である。
板材の製造方法は、上記の微細組織が作製できる展伸加工法であれば、圧延、鍛造や押出加工など如何なる方法でもよい。
As shown in Table 1, an example of the roll temperature and sample temperature when rolling from 10 mm to 5 mm in sample thickness is 200 ° C., the rolling reduction is, for example, 13.1%, and the peripheral roll speed is 1 m / min. Examples of the roll temperature and sample temperature when rolling from a sample thickness of 5 mm to 1 mm are 200 ° C. and 300 ° C., a rolling reduction is, for example, 20.5%, and a roll peripheral speed is 1 m / min. Intermediate heat treatment may be applied during rolling. The conditions for the intermediate heat treatment are, for example, 450 ° C. for 5 minutes.
The plate material may be manufactured by any method such as rolling, forging or extrusion as long as it is a wrought processing method capable of producing the above-mentioned fine structure.

(工程4)
有形固体を溶体化処理して溶体化処理材、すなわち冷却固体を得る工程であり、熱間加工中に形成する析出物のなかでも特にMgとZnよりなる析出物(MgZn相)をマトリックス中に固溶させ、かつ再結晶した組織を形成させるために実施する熱処理工程である。溶体化処理は、例えば、電気炉で加熱して行うことができる。溶体化処理は、所定の温度、所定の時間の熱処理によって、工程3の熱間加工中に形成する析出物をマトリックス中に固溶し、かつ再結晶した組織を形成するように行えばよい。溶体化処理は、例えば、350〜450℃で0.5〜8時間程度行えばよいが、熱処理時間が長くなると製造コストの高騰につながるため、溶体化処理時間は必要最小限の時間でよい。溶体化処理した後これを冷却することで冷却個体が得られる。
(Step 4)
This is a step of solution-treating a tangible solid to obtain a solution-treated material, that is, a cooled solid. Among the precipitates formed during hot working, a precipitate composed of Mg and Zn (MgZn 2 phase) is contained in the matrix. This is a heat treatment step carried out in order to form a recrystallized structure that is solid-solved in. The solution treatment can be performed by heating in an electric furnace, for example. The solution treatment may be carried out by heat treatment at a predetermined temperature and for a predetermined time so that the precipitate formed during the hot working in step 3 is solid-solved in the matrix and a recrystallized structure is formed. The solution treatment may be performed at, for example, 350 to 450 ° C. for about 0.5 to 8 hours, but the longer heat treatment time leads to an increase in manufacturing cost, so the solution treatment time may be the minimum necessary time. A cooled solid is obtained by cooling the solution after the solution treatment.

(工程5)
溶体化処理の後で、さらに冷却固体を時効処理してMg合金の時効処理材を得る工程である。この工程は必要に応じて行うことができる。時効処理は、溶体化処理材に析出物を分散させ、強度を付与するための熱処理工程である。
(Step 5)
This is a step of further aging the cooled solid after the solution treatment to obtain an aging treatment material of Mg alloy. This step can be performed as needed. The aging treatment is a heat treatment step for dispersing the precipitates in the solution-treated material and imparting strength.

工程5の時効処理は、溶体化処理材に析出物を分散させ、強度を付与する熱処理プロセスである。つまり、溶体化処理で得た合金元素が過飽和に固溶した冷却固体を熱処理して、強度が高く、かつ、延性を向上して加工性のよい本発明のMg合金を得る工程である。時効処理は、油浴(オイルバス)を用いて行うことができる。油浴の温度は、恒温槽で制御してもよい。 The aging treatment in step 5 is a heat treatment process in which the precipitate is dispersed in the solution-treated material to impart strength. That is, it is a step of heat-treating a cooled solid in which the alloying element obtained in the solution treatment is supersaturated to obtain a Mg alloy of the present invention having high strength and improved ductility and good workability. The aging treatment can be performed using an oil bath (oil bath). The temperature of the oil bath may be controlled in a constant temperature bath.

時効処理は、例えば、140〜200℃で行うことができる。時効処理は、例えば最大高度に達するまでの時間、つまり5、6時間から10時間以上、より好ましくは100時間の範囲で行う。 The aging treatment can be performed at, for example, 140 to 200 ° C. The aging treatment is carried out, for example, in the time range from reaching the maximum altitude, that is, 5 to 6 hours to 10 hours or more, more preferably 100 hours.

(時効処理後の微細組織)
本発明のMg合金の製造方法において、時効処理後のMg合金では、ZnZr析出物に加えてMgとZnよりなる析出物(MgZn相)が形成されている。
(Microstructure after aging treatment)
In the method for producing an Mg alloy of the present invention, in the Mg alloy after the aging treatment, a precipitate composed of Mg and Zn (MgZn 2 phase) is formed in addition to the Zn 2 Zr precipitate.

本発明のMg合金によれば、従来は優れた室温成形性を付与すると強度が低い材料しか得られなかったのに対して、高価かつ資源の少ない重希土類金属元素を用いることなく、比較的安価な合金元素の組み合わせとその微細組織によって、自動車応用に要求される特性を満たす優れた室温強度と成形性を有しているMg合金を提供することができる。 According to the Mg alloy of the present invention, conventionally, when excellent room temperature moldability is imparted, only a material having low strength can be obtained, whereas it is relatively inexpensive without using expensive and resource-poor heavy rare earth metal elements. It is possible to provide an Mg alloy having excellent room temperature strength and moldability that satisfies the characteristics required for automobile applications, depending on the combination of various alloying elements and its fine structure.

本発明のMg合金によれば、従来は鋳造材の結晶粒組織を微細化する元素として添加されていたZrを用い、上記のナノサイズの析出物の分散効果を発現させることにより、高温でも安定なナノサイズの析出物により結晶配向度の低下に起因する強度低下を補償し、常温加工性を損なわずに、従来のMg合金よりも優れた強度を得ることができる。 According to the Mg alloy of the present invention, Zr, which has been conventionally added as an element for refining the crystal grain structure of the cast material, is used to exhibit the above-mentioned dispersion effect of nano-sized precipitates, thereby being stable even at high temperatures. The nano-sized precipitates compensate for the decrease in strength due to the decrease in crystal orientation, and can obtain superior strength to conventional Mg alloys without impairing the workability at room temperature.

本発明のMg合金の製造方法によれば、高価かつ資源の少ない重希土類金属元素を用いることなく、比較的安価な合金元素及び単純な圧延と熱処理を組み合わせた製造方法により、自動車応用に要求される優れた室温強度と成形性を有しているMg合金を低コストで製造することができる。 According to the method for producing an Mg alloy of the present invention, a relatively inexpensive alloy element and a production method combining simple rolling and heat treatment are required for automobile application without using an expensive and resource-poor heavy rare earth metal element. It is possible to produce an Mg alloy having excellent room temperature strength and moldability at low cost.

本発明のMg合金の製造方法によれば、圧延後に溶体化処理を施すことで、結晶粒の配向をランダムに配向させ、これにより優れた成形性を付与することができる。結晶粒の配向をランダムに配向させると強度が急激に低下するが、高温でも安定なナノサイズの析出物を形成することで成形性、強度、延性を両立させたMg合金を得ることができる。
次に、本発明の実施例を詳細に説明する。
According to the method for producing an Mg alloy of the present invention, by subjecting a solution treatment after rolling, the orientation of crystal grains can be randomly oriented, thereby imparting excellent moldability. If the orientation of the crystal grains is randomly oriented, the strength drops sharply, but by forming nano-sized precipitates that are stable even at high temperatures, it is possible to obtain an Mg alloy that has both formability, strength, and ductility.
Next, examples of the present invention will be described in detail.

実施例1のMg合金として、以下の組成のMg合金を作製した。Mg合金の添加物のZn、Zr、Caの前に記載した数字は、質量%を示している。
合金組成:Mg−4Zn−0.3Zr−0.3Ca合金
均質化処理は、350℃で24時間、450℃で4時間の均質化処理を行った。
なお、均質化処理の条件は、後述する実施例2、3、5〜8、比較例1〜9においても実施例1と同じである。
As the Mg alloy of Example 1, an Mg alloy having the following composition was produced. The numbers before Zn, Zr, and Ca of the Mg alloy additive indicate mass%.
Alloy composition: Mg-4Zn-0.3Zr-0.3Ca alloy The homogenization treatment was carried out at 350 ° C. for 24 hours and at 450 ° C. for 4 hours.
The conditions of the homogenization treatment are the same as those of Example 1 in Examples 2, 3, 5 to 8 and Comparative Examples 1 to 9 described later.

展伸加工は、ウエノテックス株式会社製の圧延機(特注品、製造番号:H9132)を用いて行った。圧延において、板材の温度は200℃、ロ−ル温度は200℃とし、中間熱処理は無しの条件で圧延した。圧延の条件を表2に示す。板材の温度、ロ−ル温度、中間熱処理の有無は、下記のように表記する。
展伸加工:板材の温度/ロ−ル温度/中間熱処理の有無:200℃/200℃/無
The stretching process was performed using a rolling mill manufactured by Uenotex Co., Ltd. (custom-made product, serial number: H9132). In rolling, the plate material was rolled at a temperature of 200 ° C., a roll temperature of 200 ° C., and no intermediate heat treatment. The rolling conditions are shown in Table 2. The temperature of the plate material, the roll temperature, and the presence or absence of intermediate heat treatment are indicated as follows.
Stretching: Plate temperature / Roll temperature / Presence / absence of intermediate heat treatment: 200 ° C / 200 ° C / None

溶体化処理は、450℃で2時間行った。溶体化処理は以下のように表す。
溶体化処理:450℃で2時間
The solution treatment was carried out at 450 ° C. for 2 hours. The solution treatment is expressed as follows.
Solution treatment: 2 hours at 450 ° C

図3は、実施例1のMg合金の溶体化処理材の光学顕微鏡像を示す図である。光学顕微鏡像は、ニコン社の光学顕微鏡(Eclipse、LV−100)を用いて測定した。
図3で観察されるMg合金において、切片法により算出した結晶粒径は7.7μmである。結晶粒径は、米国材料試験協会(ASTM)のlineal intercept method (E112-13)に則って算出した。
FIG. 3 is a diagram showing an optical microscope image of the solution-treated material of the Mg alloy of Example 1. The optical microscope image was measured using an optical microscope (Elipse, LV-100) manufactured by Nikon Corporation.
In the Mg alloy observed in FIG. 3, the crystal grain size calculated by the intercept method is 7.7 μm. The crystal grain size was calculated according to the linear intercept method (E112-13) of the American Society for Testing and Materials (ASTM).

図4は、X線回折により測定した実施例1のMg合金を溶体化処理して得た溶体化処理材の結晶粒の(0001)極の配向度を示す(0001)極点図である。極点図の解析には、ResMat社製の解析ソフト(Textools,v3.3)を使用した。
図4に示すX線回折により測定した(0001)極の集合組織強度(maximum random distribution、m.r.d.又は集積度とも呼ばれる)は、4.8であり、(0001)極が圧延面法線方向(ND方向)から圧延方向(RD方向)に傾斜していることが判明した。
ここで、(0001)極の強度は(0001)極の配向度の相対強度(ランダムに配向した時を1とする)を示す尺度である。
FIG. 4 is a (0001) pole figure showing the degree of orientation of the (0001) poles of the crystal grains of the solution-treated material obtained by solution-treating the Mg alloy of Example 1 measured by X-ray diffraction. The analysis software (Textools, v3.3) manufactured by ResMat was used for the analysis of the pole figure.
The texture intensity (also called maximum random distribution, mrd or degree of integration) of the (0001) poles measured by X-ray diffraction shown in FIG. 4 is 4.8, and the (0001) poles are in the rolling surface normal direction (ND). It was found that it was inclined from the direction) to the rolling direction (RD direction).
Here, the intensity of the (0001) pole is a measure indicating the relative intensity of the degree of orientation of the (0001) pole (1 is defined as when randomly oriented).

図5は、実施例1のMg合金の溶体化処理材のX線回折パターンを示す図である。縦軸は、X線回折強度(任意目盛)、横軸は角度(°)、即ち、X線の原子面への入射角θの2倍に相当する角度である2θを示している。X線回折は、リガク社の装置(Rigaku SmartLab)を用いて測定した。
図5に示すように、実施例1のMg合金の溶体化処理材では、マグネシウム母相中にZnZr相が存在することが判明した。
FIG. 5 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of the solution-treated material of the Mg alloy of Example 1. The vertical axis represents the X-ray diffraction intensity (arbitrary scale), and the horizontal axis represents the angle (°), that is, 2θ, which is an angle corresponding to twice the angle of incidence of X-rays on the atomic plane θ. X-ray diffraction was measured using a Rigaku SmartLab device.
As shown in FIG. 5, in the solution-treated material of the Mg alloy of Example 1, it was found that the Zn 2 Zr phase was present in the magnesium matrix.

図6は、実施例1の溶体化処理材の引張応力−ひずみ曲線を示す図である。図6の縦軸は応力(MPa)、横軸はひずみ(%)である。
図6に示す応力−ひずみ曲線から得た0.2%耐力(降伏強度とも呼ぶ)、引張強度、伸び及びエリクセン試験により評価した成形性(index Erichsen value)を表3に示す。応力−ひずみ曲線は、Instron社(Model 5567)を用いて測定し、エリクセン試験は、エリクセン社(111型)試験機を用いて測定した。
FIG. 6 is a diagram showing a tensile stress-strain curve of the solution-treated material of Example 1. The vertical axis of FIG. 6 is stress (MPa), and the horizontal axis is strain (%).
Table 3 shows 0.2% proof stress (also called yield strength) obtained from the stress-strain curve shown in FIG. 6, tensile strength, elongation, and formability (index Erichsen value) evaluated by the Erichsen test. The stress-strain curve was measured using an Instron (Model 5567), and the Eriksen test was measured using an Eriksen (111 type) tester.

表3に示すように、実施例1の溶体化処理材において、0.2%耐力は176MPaであり、引張強度は265MPa、伸びは29%、エリクセン値7.5mm、の優れた常温成形性を有することが分かった。 As shown in Table 3, in the solution-treated material of Example 1, the 0.2% proof stress was 176 MPa, the tensile strength was 265 MPa, the elongation was 29%, and the Eriksen value was 7.5 mm. It turned out to have.

実施例1のMg合金の溶体化処理材の組織を、走査透過型電子顕微鏡でさらに詳細に調べた結果について説明する。
図7は、実施例1の溶体化処理材の透過型電子顕微鏡を用いて観察した、(a)HAADF−STEM像と、EDSで測定した(b)Zn、(c)Zr、(d)Caの面分布を示す図である。HAADF−STEM像(High-angle Annular Dark Field Scanning Transmission Electron Microscopy、高角散乱環状暗視野走査透過電子顕微鏡像)は、FEI社の走査透過電子顕微鏡(Titan、 G2 80−200)で観察した。エネルギー分散による元素分析(Energy Dispersion Spectroscopy,EDSとも呼ぶ)には、FEI社のEDS元素分析装置(Super X)を用いた。
図7に示すように、マグネシウム母相にZnとZrよりなる析出物、即ちZnZr相が高密度に分散していることが分かる。これらの析出物の存在により底面の配向度が低いにもかかわらず、高い降伏強度を示す。
The result of examining the structure of the solution-treated material of the Mg alloy of Example 1 in more detail with a scanning transmission electron microscope will be described.
FIG. 7 shows (a) HAADF-STEM images observed using a transmission electron microscope of the solution-treated material of Example 1, and (b) Zn, (c) Zr, and (d) Ca measured by EDS. It is a figure which shows the plane distribution of. HAADF-STEM images (High-angle Annular Dark Field Scanning Transmission Electron Microscopy) were observed with a FEI scanning transmission electron microscope (Titan, G280-200). For elemental analysis by energy dispersion (also called Energy Dispersion Spectroscopy, EDS), an EDS elemental analyzer (Super X) manufactured by FEI was used.
As shown in FIG. 7, it can be seen that the precipitate composed of Zn and Zr, that is, the Zn 2 Zr phase is densely dispersed in the magnesium matrix. Due to the presence of these precipitates, the bottom surface has a low degree of orientation, but exhibits a high yield strength.

図8は、3次元アトムプローブにより得た3次元アトムマップ図であり、(a)は合金元素の3次元分布、(b)はZnZr析出物近傍の拡大した合金元素の3次元分布、(c)は(b)の深さ方向の原子分布を示す図である。3次元アトムプローブ(3 dimensional atom Probe, 3DAPとも呼ぶ)は、試料に高電圧を印加し、試料の表面から電界蒸発するイオンを、質量分析装置で検出して、個々に検出されたイオンを深さ方向へ連続的に検出し、検出された順番にイオンを並べることにより、3次元の原子分布を測定する方法である。3次元原子プローブは、国立研究開発法人物質・材料研究機構の発明者(宝野和博)が自作し、イオン分析には、カメカ社製の質量分析装置(ADLD detector)を用いた。 FIG. 8 is a three-dimensional atom map diagram obtained by a three-dimensional atom probe. FIG. 8A is a three-dimensional distribution of alloying elements, and FIG. 8B is an enlarged three-dimensional distribution of alloying elements near a Zn 2 Zr precipitate. (C) is a diagram showing the atomic distribution in the depth direction of (b). A three-dimensional atom probe (also called 3DAP) applies a high voltage to a sample, detects ions that evaporate from the surface of the sample in an electric field with a mass spectrometer, and deepens the individually detected ions. This is a method of measuring a three-dimensional atomic distribution by continuously detecting in the vertical direction and arranging the ions in the order of detection. The three-dimensional atomic probe was made by the inventor (Kazuhiro Takarano) of the National Institute for Materials Science, and a mass spectrometer (ADLD detector) manufactured by Kameka Co., Ltd. was used for ion analysis.

X線回折と3DAP解析の結果から、これらの析出相はZnZr相であることが確認され(図5参照)、図8から、CaがZnZr相とマグネシウム母相との界面に偏析していることが判明した。 From the results of X-ray diffraction and 3DAP analysis, it was confirmed that these precipitated phases were Zn 2 Zr phases (see FIG. 5), and from FIG. 8, Ca segregated at the interface between the Zn 2 Zr phase and the magnesium matrix. It turned out to be.

(実施例1のMg合金の時効処理)
実施例1のMg合金の溶体化処理材の時効処理を、160℃で500時間行った。
図9は、時効時間とビッカース硬度の関係を示す図である。縦軸は、ビッカース硬度(HV)、横軸は時効処理時間(時)である。図9に示すように、時効時間が10時間程度で溶体化処理材の硬度が増すことが分かる。
(Aging treatment of Mg alloy of Example 1)
The aging treatment of the solution-treated material of the Mg alloy of Example 1 was carried out at 160 ° C. for 500 hours.
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the aging time and the Vickers hardness. The vertical axis is the Vickers hardness (HV), and the horizontal axis is the aging treatment time (hours). As shown in FIG. 9, it can be seen that the hardness of the solution-treated material increases when the aging time is about 10 hours.

図10は、160℃で64時間時効処理した時効処理材の引張応力−ひずみ曲線を示す図である。応力−ひずみ曲線から得られた0.2%耐力、引張強度、伸びを表4に示す。 FIG. 10 is a diagram showing a tensile stress-strain curve of an aged material that has been aged at 160 ° C. for 64 hours. Table 4 shows the 0.2% proof stress, tensile strength, and elongation obtained from the stress-strain curve.

表4に示すように、実施例1の時効処理材において、0.2%耐力は194MPa、引張強度は269MPa、伸びは17%である。 As shown in Table 4, in the aging treatment material of Example 1, the 0.2% proof stress is 194 MPa, the tensile strength is 269 MPa, and the elongation is 17%.

実施例2のMg合金の溶体化処理材は、以下のように作製した。
合金組成:Mg−4Zn−0.3Zr−0.3Ca合金
展伸加工:板材の温度/ロ−ル温度/中間熱処理の有無 :200℃/200℃/有
中間熱処理は、450℃で5分行った。
溶体化処理:450℃で2時間
The solution-treated material for the Mg alloy of Example 2 was prepared as follows.
Alloy composition: Mg-4Zn-0.3Zr-0.3Ca alloy Stretching: Plate temperature / Roll temperature / Presence / absence of intermediate heat treatment: 200 ° C / 200 ° C / Yes
The intermediate heat treatment was performed at 450 ° C. for 5 minutes.
Solution treatment: 2 hours at 450 ° C

表3に示すように、実施例2の溶体化処理材の結晶粒径は8.6μmであり、集合組織強度は4.2であった。実施例1のMg合金の溶体化処理材と同様に、マグネシウム母相中にZnZr相が存在することが判明した。さらに、表3に示すように、実施例2の溶体化処理材において、0.2%耐力は173MPa、引張強度は268MPa、伸びは27%であり、エリクセン値にして6.7mmの高成形性を有することが分かった。 As shown in Table 3, the crystal grain size of the solution-treated material of Example 2 was 8.6 μm, and the texture strength was 4.2. It was found that the Zn 2 Zr phase was present in the magnesium matrix as in the solution-treated material of the Mg alloy of Example 1. Further, as shown in Table 3, in the solution-treated material of Example 2, the 0.2% proof stress is 173 MPa, the tensile strength is 268 MPa, the elongation is 27%, and the Eriksen value is 6.7 mm, which is a high formability. Was found to have.

実施例3のMg合金の溶体化処理材は、以下のように作製した。
合金組成:Mg−4Zn−0.3Zr−0.3Ca合金
展伸加工:板材の温度/ロ−ル温度/中間熱処理の有無:300℃/300℃/無
溶体化処理:450℃で2時間
表3に示すように、切片法により算出した結晶粒径は6.9μmであり、集合組織強度は、5.2であり、圧延方向に分散していることが分かった。
表3に示すように、実施例3の溶体化処理材において、0.2%耐力は183MPa、引張強度は271MPa、伸びは27%であり、エリクセン値にして6.8mmの高成形性を有することが分かった。
The solution-treated material for the Mg alloy of Example 3 was prepared as follows.
Alloy composition: Mg-4Zn-0.3Zr-0.3Ca alloy Rolling: Plate temperature / Roll temperature / Presence / absence of intermediate heat treatment: 300 ° C / 300 ° C / Soluble-free treatment: 2 hours at 450 ° C Table As shown in 3, the crystal grain size calculated by the section method was 6.9 μm, the texture strength was 5.2, and it was found that the particles were dispersed in the rolling direction.
As shown in Table 3, the solution-treated material of Example 3 has a 0.2% proof stress of 183 MPa, a tensile strength of 271 MPa, and an elongation of 27%, and has a high moldability of 6.8 mm in terms of Eriksen value. It turned out.

実施例4では、最初に溶解・鋳造を急冷凝固鋳造により行い、厚さが4mmの鋳造板を作製した以外は、以下のようにして溶体化処理材を作製した。
合金組成:Mg−4Zn−0.3Zr−0.3Ca合金
均質化処理:350℃で5時間、420℃で4時間の均質化処理を行った。
圧延:板材の温度/ロ−ル温度/中間熱処理の有無:300℃/200℃/無
溶体化処理:420℃で2時間
In Example 4, the solution-treated material was produced as follows, except that first, melting and casting were performed by quenching solidification casting to produce a cast plate having a thickness of 4 mm.
Alloy composition: Mg-4Zn-0.3Zr-0.3Ca alloy Homogenization treatment: Homogenization treatment was carried out at 350 ° C. for 5 hours and at 420 ° C. for 4 hours.
Rolling: Plate temperature / Roll temperature / Presence / absence of intermediate heat treatment: 300 ° C / 200 ° C / Soluble-free treatment: 420 ° C for 2 hours

図11は、実施例1のMg合金の溶体化処理材の光学顕微鏡像である。光学顕微鏡像は、ニコン社の光学顕微鏡(Eclipse、LV−100)を用いて得た。
図11で観察されるMg合金において、切片法により算出した結晶粒径は7.5μmである。
FIG. 11 is an optical microscope image of the solution-treated material of the Mg alloy of Example 1. An optical microscope image was obtained using an optical microscope (Elipse, LV-100) manufactured by Nikon Corporation.
In the Mg alloy observed in FIG. 11, the crystal grain size calculated by the intercept method is 7.5 μm.

図12は、X線回折により圧延面から測定した実施例4のMg合金の溶体化処理材の(0001)極の配向度を示す(0001)極点図である。
図12に示すX線回折により測定した(0002)極の集積度(maximum random distribution、m.r.d.又は集積度とも呼ばれる)は、3.5であった。
FIG. 12 is a (0001) pole figure showing the degree of orientation of the (0001) pole of the solution-treated material of the Mg alloy of Example 4 measured from the rolled surface by X-ray diffraction.
The degree of integration of (0002) poles (also called maximum random distribution, mrd or degree of integration) measured by X-ray diffraction shown in FIG. 12 was 3.5.

図13は、実施例4の溶体化処理材の引張応力−ひずみ曲線を示す図である。図6の縦軸は応力(MPa)、横軸はひずみ(%)である。
図13及び表3に示すように、実施例4の溶体化処理材において、0.2%耐力は179MPa、引張強度は269MPa、伸びは25%であり、エリクセン値にして7.8mmの高成形性を有することが分かった。
FIG. 13 is a diagram showing a tensile stress-strain curve of the solution-treated material of Example 4. The vertical axis of FIG. 6 is stress (MPa), and the horizontal axis is strain (%).
As shown in FIGS. 13 and 3, in the solution-treated material of Example 4, the 0.2% proof stress was 179 MPa, the tensile strength was 269 MPa, and the elongation was 25%, and the Eriksen value was 7.8 mm. It was found to have sex.

実施例5のMg合金の溶体化処理材は、以下のように作製した。
合金組成:Mg−3Zn−0.3Zr−0.3Ca合金
展伸加工:板材の温度/ロ−ル温度/中間熱処理の有無:200℃/200℃/無
溶体化処理:450℃で2時間
表3に示すように、実施例5の溶体化処理材の結晶粒径は10.1μmであり、集合組織強度は3.0であった。実施例1のMg合金の溶体化処理材と同様に、マグネシウム母相中にZnZr相が存在することが判明した。さらに、表3に示すように、実施例5の溶体化処理材において、0.2%耐力は132MPa、引張強度は243MPa、伸びは31%であり、エリクセン値にして7.9mmの高成形性を有することが分かった。
The solution-treated material for the Mg alloy of Example 5 was prepared as follows.
Alloy composition: Mg-3Zn-0.3Zr-0.3Ca alloy Stretching: Plate temperature / Roll temperature / Presence / absence of intermediate heat treatment: 200 ° C / 200 ° C / Soluble-free treatment: 2 hours at 450 ° C Table As shown in 3, the crystal grain size of the solution heat-treated material of Example 5 was 10.1 μm, and the texture strength was 3.0. It was found that the Zn 2 Zr phase was present in the magnesium matrix as in the solution-treated material of the Mg alloy of Example 1. Further, as shown in Table 3, in the solution-treated material of Example 5, the 0.2% proof stress is 132 MPa, the tensile strength is 243 MPa, the elongation is 31%, and the Eriksen value is 7.9 mm, which is a high formability. Was found to have.

実施例6のMg合金の溶体化処理材は、以下のように作製した。
合金組成:Mg−3Zn−0.3Zr−0.3Ca合金
展伸加工:板材の温度/ロ−ル温度/中間熱処理の有無:200℃/200℃/有
中間熱処理は、450℃で5分行った。
溶体化処理:450℃で2時間
表3に示すように、実施例6の溶体化処理材の結晶粒径は9.7μmであり、底面集合組織の集合組織強度は3.4であった。実施例1のMg合金の溶体化処理材と同様に、マグネシウム母相中にZnZr相が存在することが判明した。さらに、表3に示すように、実施例6の溶体化処理材において、0.2%耐力は145MPa、引張強度は247MPa、伸びは33%であり、エリクセン値にして7.1mmの高成形性を有することが分かった。
The solution-treated material for the Mg alloy of Example 6 was prepared as follows.
Alloy composition: Mg-3Zn-0.3Zr-0.3Ca alloy Stretching: Plate temperature / Roll temperature / Presence / absence of intermediate heat treatment: 200 ° C / 200 ° C / Yes
The intermediate heat treatment was performed at 450 ° C. for 5 minutes.
Solution treatment: 2 hours at 450 ° C. As shown in Table 3, the crystal grain size of the solution treatment material of Example 6 was 9.7 μm, and the texture strength of the bottom texture was 3.4. It was found that the Zn 2 Zr phase was present in the magnesium matrix as in the solution-treated material of the Mg alloy of Example 1. Further, as shown in Table 3, in the solution-treated material of Example 6, the 0.2% proof stress is 145 MPa, the tensile strength is 247 MPa, the elongation is 33%, and the Eriksen value is 7.1 mm, which is a high formability. Was found to have.

実施例7のMg合金の溶体化処理材は、以下のように作製した。
合金組成:Mg−3Zn−0.3Zr−0.3Ca合金
展伸加工:板材の温度/ロ−ル温度/中間熱処理の有無:300℃/300℃/無
溶体化処理:450℃で2時間
表3に示すように、実施例7の溶体化処理材の結晶粒径は11.3μmであり、底面集合組織の集合組織強度は4.0であった。実施例1のMg合金の溶体化処理材と同様に、マグネシウム母相中にZnZr相が存在することが判明した。さらに、表3に示すように、実施例7の溶体化処理材において、0.2%耐力は180MPa、引張強度は260MPa、伸びは28%であり、エリクセン値にして6.5mmの高成形性を有することが分かった。
The solution-treated material for the Mg alloy of Example 7 was prepared as follows.
Alloy composition: Mg-3Zn-0.3Zr-0.3Ca alloy Stretching: Plate temperature / Roll temperature / Presence / absence of intermediate heat treatment: 300 ° C / 300 ° C / Soluble-free treatment: 2 hours at 450 ° C Table As shown in 3, the crystal grain size of the solution heat-treated material of Example 7 was 11.3 μm, and the texture strength of the bottom surface texture was 4.0. It was found that the Zn 2 Zr phase was present in the magnesium matrix as in the solution-treated material of the Mg alloy of Example 1. Further, as shown in Table 3, in the solution-treated material of Example 7, the 0.2% proof stress is 180 MPa, the tensile strength is 260 MPa, the elongation is 28%, and the Eriksen value is 6.5 mm, which is a high formability. Was found to have.

実施例8のMg合金の溶体化処理材は、以下のように作製した。
合金組成:Mg−3Zn−0.3Zr−0.3Ca合金
展伸加工:板材の温度/ロ−ル温度/中間熱処理の有無 :300℃/300℃/有
中間熱処理は、450℃で5分行った。
溶体化処理:450℃で2時間
表3に示すように、実施例8の溶体化処理材の結晶粒径は14.7μmであり、底面集合組織の集合組織強度は4.5であった。実施例1のMg合金の溶体化処理材と同様に、マグネシウム母相中にZnZr相が存在することが判明した。さらに、表3に示すように、実施例8の溶体化処理材において、0.2%耐力は144MPa、引張強度は251MPa、伸びは32%であり、エリクセン値にして6.5mmの高成形性を有することが分かった。
The solution-treated material for the Mg alloy of Example 8 was prepared as follows.
Alloy composition: Mg-3Zn-0.3Zr-0.3Ca alloy Stretching: Plate temperature / Roll temperature / Presence / absence of intermediate heat treatment: 300 ° C / 300 ° C / Yes
The intermediate heat treatment was performed at 450 ° C. for 5 minutes.
Solution treatment: 2 hours at 450 ° C. As shown in Table 3, the crystal grain size of the solution treatment material of Example 8 was 14.7 μm, and the texture strength of the bottom texture was 4.5. It was found that the Zn 2 Zr phase was present in the magnesium matrix as in the solution-treated material of the Mg alloy of Example 1. Further, as shown in Table 3, in the solution-treated material of Example 8, the 0.2% proof stress is 144 MPa, the tensile strength is 251 MPa, the elongation is 32%, and the Eriksen value is 6.5 mm, which is a high formability. Was found to have.

(比較例1)
比較例1のMg合金の溶体化処理材は、以下のように作製した。
合金組成:Mg−4Zn−0.3Zr合金
展伸加工:板材の温度/ロ−ル温度/中間熱処理の有無 :200℃/200℃/無
溶体化処理:375℃で2時間
図14は、比較例1の溶体化処理材の光学顕微鏡像を示す図である。切片法により算出した比較例1の溶体化処理材の結晶粒径は7.9μmであった。
(Comparative Example 1)
The solution-treated material for the Mg alloy of Comparative Example 1 was prepared as follows.
Alloy composition: Mg-4Zn-0.3Zr alloy Stretching: Plate temperature / Roll temperature / Presence / absence of intermediate heat treatment: 200 ° C / 200 ° C / Soluble-free treatment: 2 hours at 375 ° C Figure 14 is a comparison. It is a figure which shows the optical microscope image of the solution heat-treated material of Example 1. FIG. The crystal grain size of the solution-treated material of Comparative Example 1 calculated by the section method was 7.9 μm.

図15は、比較例1の溶体化処理材のX線回折パタ−ンを示す図である。図4と同様に、縦軸はX線回折強度(任意目盛)、横軸は角度2θ(°)である。
図15に示すように、比較例1の溶体化処理材では、実施例1とは異なり、ZnZr相は形成されていないことを確認した。
FIG. 15 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of the solution-treated material of Comparative Example 1. Similar to FIG. 4, the vertical axis is the X-ray diffraction intensity (arbitrary scale), and the horizontal axis is the angle 2θ (°).
As shown in FIG. 15, it was confirmed that the solution-treated material of Comparative Example 1 did not form the Zn 2 Zr phase, unlike the case of Example 1.

図16は、比較例1の溶体化処理材のX線回折より得た(0001)極点図を示す図である。
図16に示すように、比較例1の溶体化処理材は、強い底面集合組織を有し、(0001)極の集合組織強度は10.6であった。
FIG. 16 is a diagram showing a (0001) pole figure obtained by X-ray diffraction of the solution-treated material of Comparative Example 1.
As shown in FIG. 16, the solution-treated material of Comparative Example 1 had a strong bottom texture, and the texture strength of the (0001) pole was 10.6.

図17は、比較例1の溶体化処理材の引張応力−ひずみ曲線を示す図である。図17の縦軸は応力(MPa)、横軸はひずみ(%)である。
図17に示すように、比較例1の溶体化処理材において、0.2%耐力は160MPa、引張強度は262MPa、伸びは34%であり、わずか3.5mmのエリクセン値しか示さなかった(表3参照)。
FIG. 17 is a diagram showing a tensile stress-strain curve of the solution-treated material of Comparative Example 1. The vertical axis of FIG. 17 is stress (MPa), and the horizontal axis is strain (%).
As shown in FIG. 17, in the solution-treated material of Comparative Example 1, the 0.2% proof stress was 160 MPa, the tensile strength was 262 MPa, the elongation was 34%, and the Eriksen value was only 3.5 mm (Table). 3).

(比較例2)
比較例2のMg合金の溶体化処理材は、以下のように作製した。
合金組成:Mg−4Zn−0.3Zr合金
展伸加工:板材の温度/ロ−ル温度/中間熱処理の有無:200℃/200℃/有
中間熱処理は、450℃で5分行った。
溶体化処理:375℃で2時間
表3に示すように、比較例1の溶体化処理材の結晶粒径は9.0μmであり、底面集合組織の集合組織強度は14.7であった。比較例1と同様に、ZnZr相は形成されていないことを確認した。さらに、表3に示すように、比較例1の溶体化処理材において、0.2%耐力は164MPa、引張強度は259MPa、伸びは34%であり、わずか2.8mmの低いエリクセン値を有することが分かった。
(Comparative Example 2)
The solution-treated material for the Mg alloy of Comparative Example 2 was prepared as follows.
Alloy composition: Mg-4Zn-0.3Zr alloy Stretching: Plate temperature / Roll temperature / Presence / absence of intermediate heat treatment: 200 ° C / 200 ° C / Yes
The intermediate heat treatment was performed at 450 ° C. for 5 minutes.
Solution treatment: 2 hours at 375 ° C. As shown in Table 3, the crystal grain size of the solution treatment material of Comparative Example 1 was 9.0 μm, and the texture strength of the bottom texture was 14.7. Similar to Comparative Example 1, it was confirmed that the Zn 2 Zr phase was not formed. Further, as shown in Table 3, in the solution-treated material of Comparative Example 1, the 0.2% proof stress is 164 MPa, the tensile strength is 259 MPa, the elongation is 34%, and the Eriksen value is as low as 2.8 mm. I found out.

(比較例3)
比較例3のMg合金の溶体化処理材は、以下のように作製した。
合金組成:Mg−4Zn−0.3Zr合金
展伸加工:板材の温度/ロ−ル温度/中間熱処理の有無:300℃/300℃/無
溶体化処理:375℃で2時間
表3に示すように、比較例3の溶体化処理材の結晶粒径は10.8μmであり、底面集合組織の集合組織強度は13.9であった。比較例1と同様に、ZnZr相は形成されていないことを確認した。さらに、表3に示すように、比較例3の溶体化処理材において、0.2%耐力は149MPa、引張強度は258MPa、伸びは30%であり、わずか2.7mmの低いエリクセン値を有することが分かった。
(Comparative Example 3)
The solution-treated material for the Mg alloy of Comparative Example 3 was prepared as follows.
Alloy composition: Mg-4Zn-0.3Zr alloy Stretching: Plate temperature / Roll temperature / Presence / absence of intermediate heat treatment: 300 ° C / 300 ° C / Soluble-free treatment: 2 hours at 375 ° C As shown in Table 3. In addition, the crystal grain size of the solution heat-treated material of Comparative Example 3 was 10.8 μm, and the texture strength of the bottom surface texture was 13.9. Similar to Comparative Example 1, it was confirmed that the Zn 2 Zr phase was not formed. Further, as shown in Table 3, in the solution-treated material of Comparative Example 3, the 0.2% proof stress is 149 MPa, the tensile strength is 258 MPa, the elongation is 30%, and the Eriksen value is as low as 2.7 mm. I found out.

(比較例4)
比較例4のMg合金の溶体化処理材は、以下のように作製した。
合金組成:Mg−4Zn−0.3Zr合金
展伸加工:板材の温度/ロ−ル温度/中間熱処理の有無 :300℃/300℃/有
中間熱処理は、450℃で5分行った。
溶体化処理:375℃で2時間
表3に示すように、比較例4の溶体化処理材の結晶粒径は13.7μmであり、底面集合組織の集合組織強度は13.4であった。比較例1と同様に、ZnZr相は形成されていないことを確認した。さらに、表3に示すように、比較例1の溶体化処理材において、0.2%耐力は144MPa、引張強度は256MPa、伸びは28%であり、わずか2.6mmの低いエリクセン値を有することが分かった。
(Comparative Example 4)
The solution-treated material for the Mg alloy of Comparative Example 4 was prepared as follows.
Alloy composition: Mg-4Zn-0.3Zr alloy Stretching: Plate temperature / Roll temperature / Presence / absence of intermediate heat treatment: 300 ° C / 300 ° C / Yes
The intermediate heat treatment was performed at 450 ° C. for 5 minutes.
Solution treatment: 2 hours at 375 ° C. As shown in Table 3, the crystal grain size of the solution treatment material of Comparative Example 4 was 13.7 μm, and the texture strength of the bottom texture was 13.4. Similar to Comparative Example 1, it was confirmed that the Zn 2 Zr phase was not formed. Further, as shown in Table 3, in the solution-treated material of Comparative Example 1, the 0.2% proof stress is 144 MPa, the tensile strength is 256 MPa, the elongation is 28%, and the Eriksen value is as low as 2.6 mm. I found out.

(比較例5)
比較例5のMg合金の溶体化処理材は、以下のように作製した。
合金組成:Mg−5Zn−0.3Zr−0.3Ca合金
展伸加工:板材の温度/ロ−ル温度/中間熱処理の有無 :200℃/200℃/無
溶体化処理:450℃で2時間
表3に示すように、比較例5の溶体化処理材の結晶粒径は13.4μmであり、ZnZr相は形成されていないことを確認した。さらに、比較例5の溶体化処理材は、強い底面集合組織を有し、(0001)極の集合組織強度は7.3であった。
表3に示すように、比較例5の溶体化処理材において、0.2%耐力は146MPa、引張強度は262MPa、伸びは23%であり、わずか4.4mmの低いエリクセン値を有することが分かった。
(Comparative Example 5)
The solution-treated material for the Mg alloy of Comparative Example 5 was prepared as follows.
Alloy composition: Mg-5Zn-0.3Zr-0.3Ca alloy Stretching: Plate temperature / Roll temperature / Presence / absence of intermediate heat treatment: 200 ° C / 200 ° C / Soluble-free treatment: 2 hours at 450 ° C Table As shown in 3, it was confirmed that the crystal grain size of the solution heat-treated material of Comparative Example 5 was 13.4 μm, and the Zn 2 Zr phase was not formed. Further, the solution-treated material of Comparative Example 5 had a strong bottom surface texture, and the texture strength of the (0001) pole was 7.3.
As shown in Table 3, it was found that the solution-treated material of Comparative Example 5 had a 0.2% proof stress of 146 MPa, a tensile strength of 262 MPa, and an elongation of 23%, and had a low Eriksen value of only 4.4 mm. It was.

(比較例6)
比較例6のMg合金の溶体化処理材は、以下のように作製した。
合金組成:Mg−5Zn−0.3Zr−0.3Ca合金
展伸加工:板材の温度/ロ−ル温度/中間熱処理の有無 :200℃/200℃/有
中間熱処理は、450℃で5分行った。
溶体化処理:450℃で2時間
表3に示すように、比較例6の溶体化処理材の結晶粒径は11.9μmであり、底面集合組織の集合組織強度は3.6であった。比較例1と同様に、ZnZr相は形成されていないことを確認した。さらに、表3に示すように、比較例6の溶体化処理材において、0.2%耐力は124MPa、引張強度は257MPa、伸びは30%であり、わずか6.4mmのエリクセン値を有することが分かった。
(Comparative Example 6)
The solution-treated material for the Mg alloy of Comparative Example 6 was prepared as follows.
Alloy composition: Mg-5Zn-0.3Zr-0.3Ca alloy Stretching: Plate temperature / Roll temperature / Presence / absence of intermediate heat treatment: 200 ° C / 200 ° C / Yes
The intermediate heat treatment was performed at 450 ° C. for 5 minutes.
Solution treatment: 2 hours at 450 ° C. As shown in Table 3, the crystal grain size of the solution treatment material of Comparative Example 6 was 11.9 μm, and the texture strength of the bottom texture was 3.6. Similar to Comparative Example 1, it was confirmed that the Zn 2 Zr phase was not formed. Further, as shown in Table 3, in the solution-treated material of Comparative Example 6, the 0.2% proof stress is 124 MPa, the tensile strength is 257 MPa, the elongation is 30%, and the Eriksen value is only 6.4 mm. Do you get it.

(比較例7)
比較例7のMg合金の溶体化処理材は、以下のように作製した。
合金組成:Mg−5Zn−0.3Zr−0.3Ca合金
展伸加工:板材の温度/ロ−ル温度/中間熱処理の有無:300℃/300℃/無
溶体化処理:450℃で2時間
表3に示すように、比較例7の溶体化処理材の結晶粒径は11.2μmであり、強い底面集合組織を有し、(0001)極の集合組織強度は8.3であった。比較例1と同様に、ZnZr相は形成されていないことを確認した。さらに、表3に示すように、比較例7の溶体化処理材において、0.2%耐力は157MPa、引張強度は269MPa、伸びは31%であり、わずか3.1mmの低いエリクセン値を有することが分かった。
(Comparative Example 7)
The solution-treated material for the Mg alloy of Comparative Example 7 was prepared as follows.
Alloy composition: Mg-5Zn-0.3Zr-0.3Ca alloy Stretching: Plate temperature / Roll temperature / Presence / absence of intermediate heat treatment: 300 ° C / 300 ° C / Soluble-free treatment: 2 hours at 450 ° C Table As shown in 3, the crystal grain size of the solution heat-treated material of Comparative Example 7 was 11.2 μm, it had a strong bottom texture, and the texture strength of the (0001) pole was 8.3. Similar to Comparative Example 1, it was confirmed that the Zn 2 Zr phase was not formed. Further, as shown in Table 3, in the solution-treated material of Comparative Example 7, the 0.2% proof stress is 157 MPa, the tensile strength is 269 MPa, the elongation is 31%, and the Eriksen value is as low as 3.1 mm. I found out.

(比較例8)
比較例8のMg合金の溶体化処理材は、以下のように作製したが、圧延加工ができなかったので、溶体化処理材は得られなかった。
合金組成:Mg−4Zn−0.3Zr−0.3Ca合金
展伸加工:板材の温度/ロ−ル温度/中間熱処理の有無:300℃/300℃/有
中間熱処理は、450℃で5分行った。
(Comparative Example 8)
The solution-treated material for the Mg alloy of Comparative Example 8 was prepared as follows, but the solution-treated material could not be obtained because the rolling process could not be performed.
Alloy composition: Mg-4Zn-0.3Zr-0.3Ca alloy Stretching: Plate temperature / Roll temperature / Presence / absence of intermediate heat treatment: 300 ° C / 300 ° C / Yes
The intermediate heat treatment was performed at 450 ° C. for 5 minutes.

(比較例9)
比較例9のMg合金の溶体化処理材は、以下のように作製したが、圧延加工ができなかったので、溶体化処理材は得られなかった。
合金組成:Mg−5Zn−0.3Zr−0.3Ca合金
展伸加工:板材の温度/ロ−ル温度/中間熱処理の有無:300℃/300℃/有
中間熱処理は、450℃で5分行った。
(Comparative Example 9)
The solution-treated material for the Mg alloy of Comparative Example 9 was produced as follows, but the solution-treated material could not be obtained because the rolling process could not be performed.
Alloy composition: Mg-5Zn-0.3Zr-0.3Ca alloy Stretching: Plate temperature / Roll temperature / Presence / absence of intermediate heat treatment: 300 ° C / 300 ° C / Yes
The intermediate heat treatment was performed at 450 ° C. for 5 minutes.

上記実施例1〜8と比較例1〜9から、優れた常温加工性、つまり大きなエリクセン値を得るには、下記の点が満足されると良いことがわかった。
結晶粒の(0001)面の配向度:X線回折により測定した集合組織強度が6以下。
実施例1と比較例1より、少なくとも0.25質量%以上のCaを含むこと。Caの添加は(0001)面の配向度を低下させる役割がある。
Znの添加量は2.0質量%から5.0質量%未満、より好ましくは3.0質量%から5.0質量%未満であることが望ましい。比較例3より、5.0質量%までZnを添加すると、エリクセン値が急激に低下する傾向がある。
From Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 9, it was found that the following points should be satisfied in order to obtain excellent room temperature workability, that is, a large Eriksen value.
Degree of orientation of the (0001) plane of crystal grains: The texture strength measured by X-ray diffraction is 6 or less.
From Example 1 and Comparative Example 1, at least 0.25% by mass or more of Ca is contained. The addition of Ca has a role of reducing the degree of orientation of the (0001) plane.
The amount of Zn added is preferably 2.0% by mass to less than 5.0% by mass, more preferably 3.0% by mass to less than 5.0% by mass. From Comparative Example 3, when Zn is added up to 5.0% by mass, the Eriksen value tends to decrease sharply.

上記実施例1〜8と比較例1〜9から、優れた強度、つまり0.2%耐力にして130〜250MPaを得るには、下記の点が満足されると良いことがわかった。
微細析出物が形成されること。実施例1と、比較例1〜4から、160MPaを超える0.2%耐力を発現する試料には高体積率の析出物が形成されている。
少なくとも上記の組成のCaを含むこと。実施例1と比較例1の比較から、Caの添加により析出物の体積率が飛躍的に増加する(図5、15参照)。このことから、析出物の形成には少なくともCaの添加が必要不可欠である。
Znの濃度範囲としては2.0質量%よりも大きく、5.0質量%未満であることが望ましい。さらには、3.0質量%から4.5質量%の範囲であることが望ましい。
From Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 9, it was found that the following points should be satisfied in order to obtain excellent strength, that is, 130 to 250 MPa with a 0.2% proof stress.
The formation of fine precipitates. From Example 1 and Comparative Examples 1 to 4, high volume fraction precipitates are formed in the samples exhibiting 0.2% proof stress exceeding 160 MPa.
It should contain at least Ca having the above composition. From the comparison between Example 1 and Comparative Example 1, the volume fraction of the precipitate is dramatically increased by the addition of Ca (see FIGS. 5 and 15). From this, the addition of at least Ca is indispensable for the formation of the precipitate.
The concentration range of Zn is preferably larger than 2.0% by mass and less than 5.0% by mass. Further, it is desirable that it is in the range of 3.0% by mass to 4.5% by mass.

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims, and these are also included in the scope of the present invention. Nor.

Claims (9)

Mg合金であって、
2.0質量%よりも大きく5質量%未満のZnと、
0.25質量%以上0.3質量%以下のCaと、
0.20質量%以上0.3質量%以下のZrと、
を含有し、残部がMg及び不可避不純物からなり、
前記Mg合金の組織において、マグネシウム母相にナノメートルオーダーのZnZr析出物が分散しており、Caが前記マグネシウム母相と前記ZnZr析出物との界面に偏析していて、
X線回折により測定した前記Mg合金の結晶粒の(0001)極の配向度は、X線回折により測定した集合組織強度が6.0以下であり、0.2%耐力が130MPa〜250MPaである、Mg合金。
Mg alloy
Zn that is greater than 2.0% by mass and less than 5% by mass,
Ca of 0.25% by mass or more and 0.3% by mass or less,
Zr of 0.20% by mass or more and 0.3% by mass or less,
The balance consists of Mg and unavoidable impurities.
In the structure of the Mg alloy, nanometer-order Zn 2 Zr precipitates are dispersed in the magnesium matrix, and Ca segregates at the interface between the magnesium matrix and the Zn 2 Zr precipitates.
The degree of orientation of the (0001) poles of the crystal grains of the Mg alloy measured by X-ray diffraction is such that the texture strength measured by X-ray diffraction is 6.0 or less and the 0.2% resistance is 130 MPa to 250 MPa. , Mg alloy.
前記集合組織強度が3〜5.2である、請求項に記載のMg合金。 The Mg alloy according to claim 1 , wherein the texture strength is 3 to 5.2. 前記Mg合金の室温におけるエリクセン値が6.5mm以上である、請求項1又は2に記載のMg合金。 The Mg alloy according to claim 1 or 2 , wherein the Eriksen value of the Mg alloy at room temperature is 6.5 mm or more. 前記Mg合金の引張強さは、200MPa〜300MPaである、請求項1〜の何れかに記載のMg合金。 The Mg alloy according to any one of claims 1 to 3 , wherein the tensile strength of the Mg alloy is 200 MPa to 300 MPa. 前記Mg合金の0.2%耐力は、132183MPaである、請求項1〜の何れかに記載のMg合金。 The Mg alloy according to any one of claims 1 to 4 , wherein the 0.2% proof stress of the Mg alloy is 132 to 183 MPa. 前記Mg合金の破断伸びは、20%〜35%である、請求項1〜の何れかに記載のMg合金。 The Mg alloy according to any one of claims 1 to 5 , wherein the elongation at break of the Mg alloy is 20% to 35%. 請求項1〜6の何れかに記載のMg合金の製造方法であって、
前記組成のMg、Zn、Zr及びCaを溶解して鋳造固体を得る工程1と、
前記鋳造固体を均質化処理して均質化固体を得る工程2と
前記均質化固体を熱間加工して有形固体を得る工程3と、
前記有形固体を溶体化処理して冷却固体を得る工程4と、
を含み、
前記工程2において、300℃〜350℃及び400℃〜450℃の2段階で所定時間の均質化処理を行い、前記均質化固体を得る、
Mg合金の製造方法。
The method for producing an Mg alloy according to any one of claims 1 to 6.
Step 1 of melting Mg, Zn, Zr and Ca having the above composition to obtain a cast solid.
Step 2 of homogenizing the cast solid to obtain a homogenized solid, and step 3 of hot-working the homogenized solid to obtain a tangible solid.
Step 4 of dissolving the tangible solid to obtain a cooled solid,
Including
In the step 2, the homogenization treatment is performed for a predetermined time in two steps of 300 ° C. to 350 ° C. and 400 ° C. to 450 ° C. to obtain the homogenized solid.
Manufacturing method of Mg alloy.
前記鋳造固体を、急冷凝固鋳造、重力鋳造及び真空鋳造の何れかの方法で得る、請求項に記載のMg合金の製造方法。 The method for producing an Mg alloy according to claim 7 , wherein the cast solid is obtained by any of quenching solidification casting, gravity casting and vacuum casting. さらに、前記工程4の後で、前記Mg合金の時効処理をする、請求項又はに記載のMg合金の製造方法。 The method for producing a Mg alloy according to claim 7 or 8 , wherein the Mg alloy is aged after the step 4.
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