JPH0445246A

JPH0445246A - 高力マグネシウム基合金

Info

Publication number: JPH0445246A
Application number: JP2152623A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Masumoto; 健増本; Akihisa Inoue; 明久井上; Takashi Sakuma; 孝佐久間; Toshisuke Shibata; 柴田　利介
Original assignee: Japan Metals and Chemical Co Ltd; YKK Corp; Yoshida Kogyo KK
Current assignee: Japan Metals and Chemical Co Ltd; YKK Corp
Priority date: 1990-06-13
Filing date: 1990-06-13
Publication date: 1992-02-14
Anticipated expiration: 2013-01-28
Also published as: JP2705996B2; EP0461633A1; DE69105363D1; EP0461633B1; DE69105363T2; US5118368A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は、硬度および強度に優れ、産業上の利用分野に
利用可能なマグネシウム基合金に関する。

［従来の技術］従来のマグネシウム基合金には、Ｍｇ−Ａ　Ｉ系、Ｍ　
ｇ　−Ａ　Ｉ　−Ｚ　ｎ系、Ｍ　ｇ　−Ｔ　ｈ　−Ｚ　
ｒ系、Ｍ　ｇ　−Ｔ　ｈ　−Ｚ　ｎ　−Ｚ　ｒ系、Ｍ　
ｇ　−Ｚ　ｎ　−Ｚ　ｒ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ−ＲＥ　
（希土類元素）系等の成分系の合金が知られており、そ
の材料特性に応じて、例えば、航空機、車輌等の軽量構
造部材として、あるいは電池用材料、犠牲電極等として
広範囲の用途に供されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら従来のマグネシウム基合金は、一般に硬度
および強度が低いのが現状である。

本発明は上記に鑑み、高硬度および高強度、高耐熱性を
有し、かつ、軽くて強い材料（高比強度材料）として有
用であり、また、押出し、鍛造、などの加工が可能であ
り、産業上の利用分野に利用可能な新規なマグネシウム
基合金を比較的安価に提供することを目的とするもので
ある。

［課題を解決するための手段］本発明は、（１）一般式’ＭｇａＭｂＸａ［但し、Ｍ：　ＮｉＳ　Ｃｕ、ＡＩＳ　ＺｎＳ　Ｃａか
ら選ばれる一種または二種以上の元素、Ｘ：Ｓｒ％Ｂａ、Ｇａから選ばれる一種または二種以上の元素、ａｌｂＳｄは原子パーセントで５５≦　ａ　≦９５３≦　ｂ　≦２５０．５≦ｄ≦３０］で示される組成を有し、少なくとも５０％（体積率）の
非晶質相からなる高力マグネシウム基合金。

（２）　　一般式二Ｍｇ　ＬｎＣＸｄ［但し、Ｌｎ　：　Ｙ、ＬａＳ　ＣｅＳ　Ｓｍ５Ｎｄか
ら選ばれる一種または二種以上の元素、又は希土類光素の集合体であるＭｍ、Ｘ：Ｓｒ、Ｂａ、Ｇａ、から選ばれる一種または二種以上の元素ａ、ｃ、ｄ、は原子パーセントで５５≦ａ≦９５ ■≦ｃ≦１５０．５　≦　ｄ　≦　３０コで示される組成を有し、少なくとも５０％（体積率）の
非晶質相からなる高力マグネシウム基合金（３）　　一般式二Ｍｇ　Ｍ　ＬｎｏＸｄｂ［但し、Ｍ：Ｎｉ、Ｃｕｓ　Ａｌ、Ｚｎｓ　　Ｃａから
選ばれる一種または二種以上の元素、Ｌ　ｎ　：　Ｙ　ｓ　Ｌ　ａ　％　Ｃｅ　ｓ　Ｓ　ｍ　
ＳＮ　ｄから選ばれる一種または二種以上の元素又は希土類元素の集合体であるＭ　ｍ　。

Ｘ　：　Ｓ　ｒ、Ｂａ５Ｇａ、から選ばれる一種または
二種以上の元素、ａＳｂＳｃ、ｄは原子パーセントで５５≦ａ≦９５３≦ｂ≦２５１≦ｃ≦１５０．５　≦　ｄ　≦　３０コで示される組成を有し、少なくとも５０％（体積率）の
非晶質相からなる高カマグネシウム基合金、である。

本発明のマグネシウム基合金は、上記組成を有する合金
の溶湯を液体急冷法で急冷凝固することにより得ること
ができる。この液体急冷法とは、溶融した合金を急速に
冷却させる方法をいい、例えば単ロール法、双ロール法
、回転液中紡糸法などが特に有効であり、これらの方法
では１０４〜ｔｏ’　Ｋ／ｓｅｃ程度の冷却速度が得ら
れる。この単ロール法、双ロール法等により薄帯材料を
製造するには、ノズル孔を通して約３００〜１１０００
０ｒｐの範囲の一定速度で回転している直径３０〜３０
００ｍｍの例えば銅あるいは鋼製のロールに溶湯を噴出
する。これにより幅が約１〜３００腸磨で厚さが約５〜
５００μ四の各種薄帯材料を容易に得ることができる。

また、回転液中紡糸法により細線材料を製造するには、
ノズル孔を通じ、アルゴンガス背圧にて、約５０〜５０
０ｒｐｍで回転するドラム内に遠心力により保持された
深さ約１〜１０ｃｍの溶液冷媒層中に溶湯を噴出して、
細線材料を容易に得ることができる。この際のノズルか
らの噴出溶湯と溶液冷媒面とのなす角度は、約６０〜９
０度、噴出溶湯と溶液冷媒面の相対速度比は約０．７〜
０．９であることが好ましい。

なお、上記方法によらずスパッタリング法によって薄膜
を、また高圧ガス噴霧法などの各種アトマイズ法やスプ
レー法により急冷粉末を得ることができる。

得られた急冷マグネシウム基合金が非晶質であるかどう
かは通常のＸ線回折法によって知ることができる。すな
わち非晶質の場合は非晶質特有のハローパターンを示す
。この非晶質体は、前述の単ロール法、双ロール法、回
転液中紡糸法、スパッタリング、各種アトマイズ法、ス
プレー法、メカニカルアロイ法等により得ることができ
る。更に、この非晶質組織は加熱すると特定の温度以上
で結晶に分解する。（この温度を結晶化温度Ｔ　と呼ぶ
）。

上記一般式で示される本発明のマグネシウム基合金にお
いて、原子パーセントでａ、ｂＳｃ。

ｄをそれぞれ上記のように限定したのは、各々その範囲
から外れるとアモルファス化しにくくなったり、脆弱化
が激しくなり、前述した液体急冷等の工業的な手段では
、少なくとも５０パーセント（体積率）のアモルファス
相（非晶質相）からなる複合体を得ることができなくな
るからである。

Ｍ元素は、Ｎｉ％Ｃｕ、ＡＩ、Ｚｎ、Ｃａから選ばれる
元素であり、このＭ元素は、優れた非晶質形成能を向上
させる効果及びより優れた耐熱性を向上させる効果と共
に、延性を保ったまま強度を向上させる効果を併せ持ち
、上記元素のうちＡ１元素は上記効果以外に耐食性を向
上させる効果を持つ。

Ｌｎ元素は、Ｙ　ＳＬ　ａ　ＳＣｅ　ｓ　Ｓ　ｍ　ｓ　
Ｎ　ｄから選ばれる元素又は希土類元素の集合体である
Ｍｍであり、優れた非晶質形成能を向上させる効果を持
つ。

Ｘ元素は、Ｓｒ、Ｂａ、Ｇａから選ばれる元素であり、
このＸ元素は、わずかの添加により、本発明の合金の特
性（強度、硬度）の改良が行なえ、また、非晶質形成能
を向上させる効果、耐熱性を向上させる効果を持ち、上
記Ｍ元素及びＬｎ元素と共存させることにより、より優
れた非晶質形成能を向上させる効果を発揮するとともに
、合金溶湯の湯流れ性を向上させる効果を持つ。

上記一般式で示される本発明のマグネシウム基合金は、
引張強度が大きく、比重が小さいため、比強度（引張強
度／比重）が大きくなり、高比強度材料として有用であ
る。

本発明のマグネシウム基合金は、結晶化温度近傍（Ｔ　
±１００℃）において、超塑性現象を示すので、容易に
押出し加工やプレス加工、熱間鍛造等の加工を行なうこ
とができる。したがって、薄帯、線、板状あるいは粉末
状の形態で得られた本発明のマグネシウム基合金をＴ　
±１００℃の温度範囲で押出し加工、プレス加工、熱間
鍛造等に付することにより、バルク材を製造することが
でる。さらに、本発明のマグネシウム基合金は高度の粘
さを有し、１８０　”密着曲げ可能なものもある。

［実施例］次に実施例によって本発明を具体的に説明する。

高周波溶解炉により所定の成分組成を有する溶融合金３
をつくり、これを第１図に示す先端に小孔５　（孔径：
０．５ｍｍ）を有する石英管１に装入し、加熱溶解した
後、その石英管１を銅製ロール２の直上に設置し、回転
数５００Ｏｒｐｍの高速回転下、石英管１内の溶融合金
３をアルゴンガスの加圧下（０、７ｋｇ　／　ｃＪ　）
により石英管ｌの小孔５から噴射し、銅製ロール２の表
面と接触させることにより急冷凝固させて合金薄帯４を
得る。

上記製造条件により第１表に示す組成（原子％）を有す
る６０種の合金薄帯（幅：１１ｎ、厚さ：２０μ■）を
得て、それぞれＸ線回折に付した結果、第１表に示すよ
うに非晶質が得られていることが確認された。

又、各供試薄帯につき、結晶化温度（Ｔｘ）、硬度（Ｈ
ｖ）を測定し、第１表の右欄に示す結果を得た。硬度（
Ｈｖ）は、２５ｇ荷重の微小ビッカース硬度計による測
定値（Ｄ　Ｐ　Ｎ）であり、結晶化温度（Ｔｘ）は、４
０に／ｗｉｎで加熱した走査示差熱曲線における最初の
発熱ピーク開始温度（Ｋ）である。なお、第１表中の“
Ａｍ。

は非晶質であることを示し、”ＡＩｏ＋Ｃｒｙ　　は非
晶質と結晶質の複合体であることを示す。また、“Ｂｒ
ｉｏは脆性を示し、“Ｄｕｅ　　は延性を示す。

第１表に示す通り、いずれの試料も結晶化温度Ｔｘが３
９０に以上と高く、特に、硬度Ｈｖ（Ｄ　Ｐ　Ｎ）はい
ずれの試料も１４０以上を示し、従来のマグネシウム基
合金の硬度Ｈｖ　（Ｄ　Ｐ　Ｎ）６０〜９０の１．５〜
３倍であることが判る。

また、本発明のマグネシウム基合金は、過冷却液体領域
の温度幅が１０〜２０にと大きく、アモルファス相は安
定で、この領域を利用してアモルファス相を維持したま
ま加工成形する場合に、加工温度及び加工時間の許容範
囲を広くし、各種制御を容易に行うことができる。

第１表又、上記製造条件により第１表に示す組成（原子％）を
有する６０種の合金薄帯（幅：１■１１厚さ：２０μ■
）を得て・、このうち２９種の合金薄帯について、引張
強度（Ｃｒ）、破断伸び（εｔｆ　）を測定し、さらに
前記引張強度の結果より比強度を算出し第２表に示す結
果を得た。第２表に示す通り、いずれの試料も引張強度
σｆ　（ＭＰａ）が５２０以上と高く、また、比強度が
２３０（ＭＰａ）以上と高く、従来のマグネシウム基合
金の引張強度σｆ（ＭＰａ）が３００、比強度１５０（
ＭＰａ）であることを考えると、本発明のマグネシウム
基合金が引張強度及び比強度において優れていることが
判る。

第２表なお、Ｍｇ５７．５Ｎ１５　Ｓｒ７．　ｓ　（Ａｍｏ＋
　Ｃｒｙ）、Ｍｇ５ｓＮｉ５　Ｓｒ、、（Ａｍｏ＋Ｃｒ
ｙ）、ＭｇｔｓＮｉｓ　Ｓｒｚｏ（Ａｍｏ＋Ｃｒｙ）、
Ｍｇ７ｏＮｉ＋、Ｓｒ＋ｓ（八ｌｏ＋　Ｃｒｙ）、Ｍｇ
５４Ｃｕ＋ｓＳｒ＋　　（Ａｇｏ）についても同様の結
果が得られた。

Ｌ発明の効果］以上のように本発明のマグネシウム基合金は、硬度、強
度、および耐熱性が高く高力材料及び高耐熱性材料とし
て有用であり、かつ、比強度も高く高比強度材料として
も有用であり、また、押出し、鍛造などの加工ができる
とともに大きな曲げ加工（塑性加工）にも耐えつるため
、産業上の種々の用途に供することができるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明合金の製造例の説明図である。１・・・石英管３・・・溶融合金５・・・小孔２・・・銅製ロール４・・・合金薄帯

Claims

【特許請求の範囲】（１）一般式：Ｍｇ＿ａＭ＿ｂＸ＿ｄ［但し、Ｍ：Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃａから選ばれ
る一種または二種以上の元素、Ｘ：Ｓｒ、Ｂａ、Ｇａから選ばれる一種または二種以上の元素、ａ、ｂ、ｄ）は原子パーセントで５５≦ａ≦９５３≦ｂ≦２５０．５≦ｄ≦３０で示される組成を有し、少なくとも５０％（体積率）の
非晶質相からなる高力マグネシウム基合金。（２）一般式：Ｍｇ＿ａＬｎ＿ｃＸ＿ｄ［但し、Ｌｎ：Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｎｄから選ばれ
る一種または二種以上の元素、または希土類元素の集合体であるＭｍ、Ｘ：Ｓｒ、Ｂａ、Ｇａ）から選ばれる一種または二種以上の元素ａ、ｃ、ｄ）は原子パーセントで５５≦ａ≦９５１≦ｃ≦１５０．５≦ｄ≦３０で示される組成を有し、少なくとも５０％（体積率）の
非晶質相からなる高力マグネシウム基合金（３）一般式：Ｍｇ＿ａＭ＿ｂＬｎ＿ｃＸ＿ｄ［但し、
Ｍ：Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｃａから選ばれる一種ま
たは二種以上の元素、Ｌｎ：Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｎｄから選ばれる一種または二種以上の元素または希土類元素の集合体であるＭｍ、Ｘ：Ｓｒ、Ｂａ、Ｇａ、から選ばれる一種または二種以上の元素、ａ、ｂ、ｃ、ｄは原子パーセントで５５≦ａ≦９５３≦ｂ≦２５１≦ｃ≦１５０．５≦ｄ≦３０で示される組成を有し、少なくとも５０％（体積率）の
非晶質相からなる高力マグネシウム基合金。