JPH06172948A - 耐熱マグネシウム合金の製造方法 - Google Patents
耐熱マグネシウム合金の製造方法Info
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- JPH06172948A JPH06172948A JP4325709A JP32570992A JPH06172948A JP H06172948 A JPH06172948 A JP H06172948A JP 4325709 A JP4325709 A JP 4325709A JP 32570992 A JP32570992 A JP 32570992A JP H06172948 A JPH06172948 A JP H06172948A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
- F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
- F24F3/14—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification
- F24F2003/1435—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by humidification; by dehumidification comprising semi-permeable membrane
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- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F6/00—Air-humidification, e.g. cooling by humidification
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温クリープ特性に優れたダイカスト用マグ
ネシウム合金の製造方法。 【構成】 重量比で、Al;3.0〜10.0%を含有
し、または重量比で、Al;3.0〜10.0%と、Z
n;6%以下、R.E.(希土類元素);3%以下、M
n;1%以下の1種または2種以上を含有し、残部がM
gからなるマグネシウム合金材料をダイカスト鋳造して
得られた部材を、300〜350℃で0.5〜100時
間加熱する熱処理を行うものであって、Alを少なくと
も3.0〜10.0%含有するので、ダイカスト鋳造に
より、デントリティクセルを形成する。ダイカスト鋳造
して得られた部材を、300〜350℃で0.5〜10
0時間加熱する熱処理を行うことにより、デントリティ
クセル内のアルミニウム溶質原子が析出するので、デン
トリティクセルが安定化し、クリープ強度が向上する。
ネシウム合金の製造方法。 【構成】 重量比で、Al;3.0〜10.0%を含有
し、または重量比で、Al;3.0〜10.0%と、Z
n;6%以下、R.E.(希土類元素);3%以下、M
n;1%以下の1種または2種以上を含有し、残部がM
gからなるマグネシウム合金材料をダイカスト鋳造して
得られた部材を、300〜350℃で0.5〜100時
間加熱する熱処理を行うものであって、Alを少なくと
も3.0〜10.0%含有するので、ダイカスト鋳造に
より、デントリティクセルを形成する。ダイカスト鋳造
して得られた部材を、300〜350℃で0.5〜10
0時間加熱する熱処理を行うことにより、デントリティ
クセル内のアルミニウム溶質原子が析出するので、デン
トリティクセルが安定化し、クリープ強度が向上する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は耐熱マグネシウム合金の
製造方法に関する。
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】マグネシウムの比重は1.74で、工業
用金属材料中最も軽量である上、機械的性質もアルミニ
ウム合金に比較して見劣りしないので、主として航空機
あるいは自動車材料、特に軽量化や低燃費化に対応する
材料として注目されてきた。
用金属材料中最も軽量である上、機械的性質もアルミニ
ウム合金に比較して見劣りしないので、主として航空機
あるいは自動車材料、特に軽量化や低燃費化に対応する
材料として注目されてきた。
【0003】従来のマグネシウム合金のうちMg−Al
系合金(ASTM規格−AM60B、AM50A、AM
20A等)は、2〜12%のAlを含み、これに少量の
Mnが添加されたもので、Mg側はα−Mg固溶体とβ
−Mg17Al12化合物の共晶系で、熱処理によってMg
17Al12の中間相の析出による時効硬化が生ずる。ま
た、溶体化によって強さと靱性が向上する。
系合金(ASTM規格−AM60B、AM50A、AM
20A等)は、2〜12%のAlを含み、これに少量の
Mnが添加されたもので、Mg側はα−Mg固溶体とβ
−Mg17Al12化合物の共晶系で、熱処理によってMg
17Al12の中間相の析出による時効硬化が生ずる。ま
た、溶体化によって強さと靱性が向上する。
【0004】また、Alを5〜10%、Znを1〜3%
含有するMg−Al−Zn系(ASTM規格−AZ91
D等)では、Mg側に広いα−固溶体領域があり、Mg
−Al−Zn系化合物が晶出する。鋳造のままでも強靱
で耐食性に優れているが、時効熱処理によって機械的性
質が改善され、また焼入れ焼戻しにより粒界に化合物相
がパーライト状に析出する。
含有するMg−Al−Zn系(ASTM規格−AZ91
D等)では、Mg側に広いα−固溶体領域があり、Mg
−Al−Zn系化合物が晶出する。鋳造のままでも強靱
で耐食性に優れているが、時効熱処理によって機械的性
質が改善され、また焼入れ焼戻しにより粒界に化合物相
がパーライト状に析出する。
【0005】Mg−Zn系合金においては、Mgに2%
のZnを添加した場合に、鋳造のままで最高の強度と伸
びがえられるが、鋳造性を良くし健全な鋳物を得るため
に、さらに多量にZnが添加される。Mg−6%Zn合
金は鋳造のままでは引張強さが17kg/mm2台であ
り、T6処理により改善されるがMg−Al系に比べる
とかなり劣っている。Mg−Zn系としては、例えばZ
CM630A(Mg−6%Zn−3%Cu−0.2M
n)がある。
のZnを添加した場合に、鋳造のままで最高の強度と伸
びがえられるが、鋳造性を良くし健全な鋳物を得るため
に、さらに多量にZnが添加される。Mg−6%Zn合
金は鋳造のままでは引張強さが17kg/mm2台であ
り、T6処理により改善されるがMg−Al系に比べる
とかなり劣っている。Mg−Zn系としては、例えばZ
CM630A(Mg−6%Zn−3%Cu−0.2M
n)がある。
【0006】一方、耐熱性が優れ高温における使用に適
するマグネシウム合金が探究され、希土類元素を添加し
た合金が、常温における機械的性質はアルミニウム合金
に多少劣るが、250〜300℃までの高温においてア
ルミニウム合金に比肩する性質が得られることが見出さ
れている。例えば、希土類元素(R.E.)を含む実用
合金として、Znを含まないEK30A合金(2.5〜
4%R.E.−0.2%Zr)、Znを含むものとして
ZE41A合金(1%R.E,−2.0%Zn−0.6
%Zr)などが実用化されている。
するマグネシウム合金が探究され、希土類元素を添加し
た合金が、常温における機械的性質はアルミニウム合金
に多少劣るが、250〜300℃までの高温においてア
ルミニウム合金に比肩する性質が得られることが見出さ
れている。例えば、希土類元素(R.E.)を含む実用
合金として、Znを含まないEK30A合金(2.5〜
4%R.E.−0.2%Zr)、Znを含むものとして
ZE41A合金(1%R.E,−2.0%Zn−0.6
%Zr)などが実用化されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記マグネシウム合金
のうち、Mg−Al系あるいはMg−Al−Zn系の合
金は、コストも安く、ダイカストが可能であるので、せ
いぜい60℃以下の低温度で使用される部材に採用され
つつあるが、Mg−Al化合物は融点が低く、高温で不
安定であるため、高温での強度低下、耐クリープ性の低
下が大きい。
のうち、Mg−Al系あるいはMg−Al−Zn系の合
金は、コストも安く、ダイカストが可能であるので、せ
いぜい60℃以下の低温度で使用される部材に採用され
つつあるが、Mg−Al化合物は融点が低く、高温で不
安定であるため、高温での強度低下、耐クリープ性の低
下が大きい。
【0008】例えば、AZ91Dは鋳造性、耐食性、室
温〜150℃までの強度に優れるが、100℃以上の耐
クリープ性に劣る。高温クリープ特性が低いと、例えば
ボルト締結部が使用中温度上昇した場合に、締付力(軸
力)が低下するという問題を生ずる。特にダイカスト材
料の場合にこの傾向は顕著となる。軸力保持率として、
150℃で100時間保持して50%以上必要である。
温〜150℃までの強度に優れるが、100℃以上の耐
クリープ性に劣る。高温クリープ特性が低いと、例えば
ボルト締結部が使用中温度上昇した場合に、締付力(軸
力)が低下するという問題を生ずる。特にダイカスト材
料の場合にこの傾向は顕著となる。軸力保持率として、
150℃で100時間保持して50%以上必要である。
【0009】マグネシウム合金の中のアルミニウムはそ
の凝固過程において、Mg17Al12の晶出物を形成する
が、ダイカストのように冷却速度が早い場合、粒界近傍
に晶出物を形成する前の溶質原子のアルミニウム濃度が
高い領域(デントリティクセル)を形成する。この不安
定なアルミニウム原子の存在のため、高温環境下での粒
界拡散が活発となり、クリープ変形が促進されると考え
られる。
の凝固過程において、Mg17Al12の晶出物を形成する
が、ダイカストのように冷却速度が早い場合、粒界近傍
に晶出物を形成する前の溶質原子のアルミニウム濃度が
高い領域(デントリティクセル)を形成する。この不安
定なアルミニウム原子の存在のため、高温環境下での粒
界拡散が活発となり、クリープ変形が促進されると考え
られる。
【0010】本発明は従来のMg−Al系のダイカスト
用合金が耐クリープ特性に劣るという前記のごとき問題
点を解決するためになされたものであって、150℃で
のクリープ特性を向上することのできるダイキャスト用
耐熱マグネシウム合金の製造方法を提供することを目的
とする。
用合金が耐クリープ特性に劣るという前記のごとき問題
点を解決するためになされたものであって、150℃で
のクリープ特性を向上することのできるダイキャスト用
耐熱マグネシウム合金の製造方法を提供することを目的
とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】そこで、発明者等は粒界
近傍に晶出物を形成する前の溶質原子のアルミニウム濃
度が高いデントリティクセルを、熱処理により安定化す
ることを着想し、種々の熱処理を試みた。その結果、3
00〜350℃で0.5〜100時間加熱する熱処理を
行うことにより、デントリティクセルが安定化し、クリ
ープ変形が抑止されることを見出して本発明を完成し
た。
近傍に晶出物を形成する前の溶質原子のアルミニウム濃
度が高いデントリティクセルを、熱処理により安定化す
ることを着想し、種々の熱処理を試みた。その結果、3
00〜350℃で0.5〜100時間加熱する熱処理を
行うことにより、デントリティクセルが安定化し、クリ
ープ変形が抑止されることを見出して本発明を完成し
た。
【0012】本発明の耐熱マグネシウム合金の製造方法
は、重量比で、Al;3.0〜10.0%を含有し、ま
たは重量比で、Al;3.0〜10.0%と、Zn;6
%以下、R.E.;3%以下、Mn;1%以下のうち1
種または2種以上を含み、残部がMgからなるマグネシ
ウム合金材料をダイカスト鋳造して得られた部材を、3
00〜350℃で0.5〜100時間加熱する熱処理を
行うことを要旨とする。
は、重量比で、Al;3.0〜10.0%を含有し、ま
たは重量比で、Al;3.0〜10.0%と、Zn;6
%以下、R.E.;3%以下、Mn;1%以下のうち1
種または2種以上を含み、残部がMgからなるマグネシ
ウム合金材料をダイカスト鋳造して得られた部材を、3
00〜350℃で0.5〜100時間加熱する熱処理を
行うことを要旨とする。
【0013】
【作用】本発明の対象となる合金成分は、Alを少なく
とも3.0〜10.0%含有するので、ダイキャスト鋳
造により、デントリティクセルを形成する。ダイカスト
鋳造して得られた部材を、300〜350℃で0.5〜
100時間加熱する熱処理を行うことにより、デントリ
ティクセル内のアルミニウム溶質原子が析出するので、
デントリティクセルが安定化し、クリープ強度が向上す
る。
とも3.0〜10.0%含有するので、ダイキャスト鋳
造により、デントリティクセルを形成する。ダイカスト
鋳造して得られた部材を、300〜350℃で0.5〜
100時間加熱する熱処理を行うことにより、デントリ
ティクセル内のアルミニウム溶質原子が析出するので、
デントリティクセルが安定化し、クリープ強度が向上す
る。
【0014】この熱処理温度範囲は前述したようにデン
トリティクセル内のアルミニウムの溶質原子を析出させ
ることを目的としており、従来知られているAZ91C
(Al9%、Zn1%)合金のT5条件(200℃前
後)に比べはるかに高温である。
トリティクセル内のアルミニウムの溶質原子を析出させ
ることを目的としており、従来知られているAZ91C
(Al9%、Zn1%)合金のT5条件(200℃前
後)に比べはるかに高温である。
【0015】本発明において、合金成分の組成範囲を限
定した理由について説明する。 Al;3.0〜10.0% Alはデントリティクセルを形成するに必要な元素であ
り、3.0%未満では充分なデントリティクセルが形成
されない。10.0%を越えて含有されると、高温クリ
ープ特性が低下するので、その含有範囲を3.0〜1
0.0%とした。
定した理由について説明する。 Al;3.0〜10.0% Alはデントリティクセルを形成するに必要な元素であ
り、3.0%未満では充分なデントリティクセルが形成
されない。10.0%を越えて含有されると、高温クリ
ープ特性が低下するので、その含有範囲を3.0〜1
0.0%とした。
【0016】Zn;6%以下 Znは室温における引張強さを向上させるために必要な
元素である。しかし、6%を越えて含有させると、高温
特性すなわち軸力保持率が低下するので6%以下とし
た。
元素である。しかし、6%を越えて含有させると、高温
特性すなわち軸力保持率が低下するので6%以下とし
た。
【0017】R.E.;3%以下 R.E.は軸力保持率を大きく改善する元素である。し
かし、3%を越えて含有させると室温強度を低下させる
ので、上限を3%とした。R.E.としてはCeを主成
分とするミッシュメタルがコスト面で好ましいが、希土
類元素でも同じ効果を有する。
かし、3%を越えて含有させると室温強度を低下させる
ので、上限を3%とした。R.E.としてはCeを主成
分とするミッシュメタルがコスト面で好ましいが、希土
類元素でも同じ効果を有する。
【0018】Mn;1%以下 MnはAlと同時に作用して腐食に影響するFeを除去
する。1%を越えて添加しても耐食性の効果向上は見ら
れないので、上限を1%とした。
する。1%を越えて添加しても耐食性の効果向上は見ら
れないので、上限を1%とした。
【0019】本発明において、熱処理条件を300〜3
50℃で0.5〜100時間に限定したのは、300℃
以下および350℃以上では、いづれの時間においても
軸力保持率50%を満足しないからであり、熱処理時間
が0.5時間未満および100時間以上では、いかなる
温度で処理しても軸力保持率50%を満足しないからで
ある。
50℃で0.5〜100時間に限定したのは、300℃
以下および350℃以上では、いづれの時間においても
軸力保持率50%を満足しないからであり、熱処理時間
が0.5時間未満および100時間以上では、いかなる
温度で処理しても軸力保持率50%を満足しないからで
ある。
【0020】
【実施例】本発明の実施例を比較例と対比して説明し本
発明の効果を明らかにする。 (実施例1)Al;4%、Zn;4%、R.E.(ミッ
シュメタルを使用);2%を含有するマグネシウム合金
を溶製し、コールドチャンバダイカストにより、テスト
ピースを鋳造した。得られたテストピースを300℃、
330℃および350℃の各温度で、0.2〜150時
間加熱する熱処理を行い、それぞれのテストピースにつ
いて、150℃×100時間炉内放置するボルトゆるみ
試験を行った。得られた結果は熱処理時間と軸力保持率
との関係図として図1に示した。
発明の効果を明らかにする。 (実施例1)Al;4%、Zn;4%、R.E.(ミッ
シュメタルを使用);2%を含有するマグネシウム合金
を溶製し、コールドチャンバダイカストにより、テスト
ピースを鋳造した。得られたテストピースを300℃、
330℃および350℃の各温度で、0.2〜150時
間加熱する熱処理を行い、それぞれのテストピースにつ
いて、150℃×100時間炉内放置するボルトゆるみ
試験を行った。得られた結果は熱処理時間と軸力保持率
との関係図として図1に示した。
【0021】図1から明らかなように、300℃以下お
よび350℃以上では、いづれの時間においても軸力保
持率50%を満足せず、また熱処理時間が0.5時間未
満および100時間以上では、いかなる温度で処理して
も軸力保持率50%を満足しないことが判明し、300
〜350℃で0.5〜100時間加熱する本発明の熱処
理条件により、所望の軸力保持率が確保できることが確
認された。
よび350℃以上では、いづれの時間においても軸力保
持率50%を満足せず、また熱処理時間が0.5時間未
満および100時間以上では、いかなる温度で処理して
も軸力保持率50%を満足しないことが判明し、300
〜350℃で0.5〜100時間加熱する本発明の熱処
理条件により、所望の軸力保持率が確保できることが確
認された。
【0022】(実施例2)Al;4%、Zn;4%、
R.E.;2%を含有するマグネシウム合金(AZE4
42と表す)およびAl;9%、Zn;1%、Mn;
0.2%を含有するマグネシウム合金(AZ91D)を
溶製し、コールドチャンバダイカストにより、テストピ
ースを鋳造した。得られたテストピースを330℃で2
時間の熱処理を施し、それぞれのテストピースについ
て、150℃×100時間炉内放置するボルトゆるみ試
験を行った。得られた結果は炉内保持時間と軸力保持率
との関係図として図2に示した。なお、比較のために熱
処理を施さない鋳造したままのものについても同様に1
50℃×100時間炉内放置するボルトゆるみ試験を行
い、結果は図2に併せて示した。
R.E.;2%を含有するマグネシウム合金(AZE4
42と表す)およびAl;9%、Zn;1%、Mn;
0.2%を含有するマグネシウム合金(AZ91D)を
溶製し、コールドチャンバダイカストにより、テストピ
ースを鋳造した。得られたテストピースを330℃で2
時間の熱処理を施し、それぞれのテストピースについ
て、150℃×100時間炉内放置するボルトゆるみ試
験を行った。得られた結果は炉内保持時間と軸力保持率
との関係図として図2に示した。なお、比較のために熱
処理を施さない鋳造したままのものについても同様に1
50℃×100時間炉内放置するボルトゆるみ試験を行
い、結果は図2に併せて示した。
【0023】図2に示したように、本発明方法により熱
処理したものはいずれの合金も、鋳造のままのものに比
べて軸力保持率が高く、150℃×100時間の軸力保
持率はAZE442で70%、AZ91Dで50%であ
って、熱処理による軸力保持率の向上の効果が確認され
た。
処理したものはいずれの合金も、鋳造のままのものに比
べて軸力保持率が高く、150℃×100時間の軸力保
持率はAZE442で70%、AZ91Dで50%であ
って、熱処理による軸力保持率の向上の効果が確認され
た。
【0024】
【発明の効果】本発明の耐熱マグネシウム合金の製造方
法は、重量比で、Al;3.0〜10.0%を含有し、
または重量比で、Al;3.0〜10.0%と、Zn;
6%以下、R.E.(Ceを主成分とするミッシュメタ
ル);3%以下、Mn;1%以下の1種または2種以上
を含み、残部がMgからなるマグネシウム合金材料をダ
イカスト鋳造して得られた部材を、300〜350℃で
0.5〜100時間加熱する熱処理を行うものであっ
て、Alを少なくとも3.0〜10.0%含有するの
で、ダイキャスト鋳造により、デントリティクセルを形
成する。ダイカスト鋳造して得られた部材を、300〜
350℃で0.5〜100時間加熱する熱処理を行うこ
とにより、デントリティクセル内のアルミニウム溶質原
子が析出するので、デントリティクセルが安定化し、ク
リープ強度が向上する。
法は、重量比で、Al;3.0〜10.0%を含有し、
または重量比で、Al;3.0〜10.0%と、Zn;
6%以下、R.E.(Ceを主成分とするミッシュメタ
ル);3%以下、Mn;1%以下の1種または2種以上
を含み、残部がMgからなるマグネシウム合金材料をダ
イカスト鋳造して得られた部材を、300〜350℃で
0.5〜100時間加熱する熱処理を行うものであっ
て、Alを少なくとも3.0〜10.0%含有するの
で、ダイキャスト鋳造により、デントリティクセルを形
成する。ダイカスト鋳造して得られた部材を、300〜
350℃で0.5〜100時間加熱する熱処理を行うこ
とにより、デントリティクセル内のアルミニウム溶質原
子が析出するので、デントリティクセルが安定化し、ク
リープ強度が向上する。
【図1】種々の温度における熱処理時間と軸力保持率と
の関係を示す線図である。
の関係を示す線図である。
【図2】本発明例と比較例のボルトゆるみ試験結果を示
す図である。
す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 主要成分の一つとして、少なくともAl
を3.0〜10.0重量%を含むマグネシウム合金材料
をダイカスト鋳造して得られた部材を、300〜350
℃で0.5〜100時間加熱する熱処理を行うことを特
徴とする耐熱マグネシウム合金の製造方法。 - 【請求項2】 重量比で、Al;3.0〜10.0%
と、Zn;6%以下、R.E.(希土類元素);3%以
下、Mn;1%以下のうち1種または2種以上を含み、
残部がMgからなるマグネシウム合金材料をダイカスト
鋳造して得られた部材を、300〜350℃で0.5〜
100時間加熱する熱処理を行うことを特徴とする耐熱
マグネシウム合金の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32570992A JP3164252B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 耐熱マグネシウム合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32570992A JP3164252B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 耐熱マグネシウム合金の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06172948A true JPH06172948A (ja) | 1994-06-21 |
JP3164252B2 JP3164252B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=18179832
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32570992A Expired - Fee Related JP3164252B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 耐熱マグネシウム合金の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3164252B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10003970B4 (de) * | 2000-01-25 | 2005-09-22 | Technische Universität Clausthal | Verfahren zur Herstellung von Magnesiumlegierungen mit einer superplastischen Gefügestruktur |
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CN105695827A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-06-22 | 深圳市创世达实业有限公司 | 一种镁铝合金材料及其轻量无阻电机 |
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