JPH06228720A - マグネシュウム合金製部材の製造方法 - Google Patents

マグネシュウム合金製部材の製造方法

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JPH06228720A
JPH06228720A JP3935793A JP3935793A JPH06228720A JP H06228720 A JPH06228720 A JP H06228720A JP 3935793 A JP3935793 A JP 3935793A JP 3935793 A JP3935793 A JP 3935793A JP H06228720 A JPH06228720 A JP H06228720A
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JP
Japan
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magnesium alloy
matrix
forging
tensile strength
hard particles
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JP3935793A
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Inventor
Yukio Yamamoto
幸男 山本
Makoto Fujita
誠 藤田
Nobuo Sakate
宣夫 坂手
Katsuya Ouchi
勝哉 大内
Shoji Hirahara
庄司 平原
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Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高い引張強度及び耐力が得られるマグネシュウ
ム合金製部材の製造方法を提供する。 【構成】基地中に硬質粒子を分散含有するマグネシュウ
ム合金製素材を塑性加工することによって硬質粒子まわ
りを歪ませ、しかる後に溶体化処理及び時効処理を施す
ことによって、組織の微細化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のホイールやサ
スペンションアームなど引張強度ないしは耐力が要求さ
れる部材の製造に適したマグネシュウム合金製部材の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】マグネシュウム合金は、鋳造用や加工用
に利用されており、合金元素としてはAl、Mn、Z
n、Zr、Th、希土類元素等が採用されている。そし
て、MgにAlを添加することによって合金の強さが増
加し、また鋳造組織が細かくなること、Mnの少量添加
によって耐蝕性の向上と鋳造組織の微細化による強度向
上とが図れること、Znの少量添加によって機械的性質
が向上すること、Zrの少量添加によって鋳造組織の微
細化が図れること、Thや既土類元素の添加によって耐
熱性が向上することなどは一般に知られている。
【0003】また、分散強化型のマグネシュウム合金も
公知であり、例えばSiO2 のようなセラミック粒子が
基地中に分散含有せしめて、強度の向上を図ることがな
されている。
【0004】また、金属製部材の製造にあたって、製品
形状に近似の素材を鋳造した後に鍛造する、という方法
も一般に知られている(特開昭51−120953号公
報参照)。すなわち、この方法は、インゴットから製品
形状を鍛造する場合には、荒鍛造から始めて仕上げ鍛造
まで多数の鍛造工程を必要とすることから、予め製品形
状に近似の素材を鋳造によって形成しておくことによ
り、鍛造工程を減らすというものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記鋳造と鍛
造とを組合せる方法の場合、鍛造工程の簡単化が図れる
が、これをマグネシュウム合金製部材の製造方法として
採用しても、当該部材の引張強度や耐力の向上をそれほ
ど期待することはできない。これに対して、先に述べた
組織の微細化は引張強度や耐力の向上に有効であるが、
合金元素の添加による組織の微細化には限度がある。し
かも、組織微細化用の合金元素と他の合金元素との反応
の問題があり、例えば組織微細化に著しい効果があるZ
rの場合、他の合金元素であるAlやMnと反応して化
合物を形成しその造核効果が減少するため、これらと共
に用いることが難しい。
【0006】すなわち、本発明の課題は、高い引張強度
及び耐力が得られるマグネシュウム合金製部材の製造方
法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段及びその作用】本発明は、
このような課題に対して、基地中に硬質粒子を分散含有
するマグネシュウム合金製素材を塑性加工することによ
って硬質粒子まわりを歪ませた後に熱処理を施すことに
よって、組織(結晶粒)の微細化を図るようにするもの
である。
【0008】すなわち、上記課題を解決する手段は、基
地中に硬質粒子を分散含有するマグネシュウム合金製の
素材を形成する工程と、上記マグネシュウム合金製素材
に塑性加工を施して上記基地の硬質粒子まわりに内部歪
みを与える工程と、上記塑性加工されたマグネシュウム
合金製素材に溶体化処理を施した後、時効処理を施す工
程とを順に行なうことを特徴とするマグネシュウム合金
製部材の製造方法である。
【0009】本手段においては、上記塑性加工によって
当該素材に材料の硬化の形で内部歪みがたくわえられる
が、基地中に硬質粒子が分散しているから、上記内部歪
みは硬質粒子まわりに集中して発生する。そして、この
ようにしてたくわえられた上記内部歪みのエネルギー
は、次の工程の熱処理(溶体化処理後の時効処理)にお
いて新しい結晶粒を発生するためのドライビングフォー
スとなり、組織の微細化が図れる。この場合、組織の微
細化を効果的に図って耐力を向上させるためには、上記
塑性加工率を20%以上にすることが好適である。
【0010】上記マグネシュウム合金製素材は、Mnを
0.5〜2.0重量%含有するMg−Al合金溶湯によ
って鋳造し、基地中に硬質粒子としてMn化合物を分散
含有させたものとすることができる。
【0011】上記Mn量について説明すると、従来のM
g−Al合金におけるMn量は0.12〜0.2重量%
が普通であるが、本手段の場合はこのMn量を多くした
ものである。すなわち、Mn量が0.5重量%未満であ
れば、基地中のMn化合物、特に硬質のMnAl化合物
の析出が十分でなく、所期の効果が得られない。また、
2.0重量%を越えるMn量は、当該Mn化合物の偏析
を招き易くなるため、好ましくない。そして、上記Mn
量の範囲の設定により、上記鋳造によって基地中に硬質
のMnAl化合物が多数析出することになり、硬質粒子
を別途分散含有させる必要はなくなる。この場合、上記
基地中のMn化合物量は体積率で1.0%以上となる。
【0012】また、本手段の場合、鋳放し状態では基地
はMgにAlが固溶したα固溶体とMgAl化合物との
2相組織であり、溶体化処理によってMgAl化合物が
地に固溶して均一固溶体となるが、MnAl化合物は析
出状態を保つ。よって、その後の時効処理によって組織
の微細化が図れるものである。
【0013】さらに、上記Mnを0.5〜2.0重量%
含有するMg−Al合金溶湯にSrを添加して鋳造する
と、組織の微細化を図る上で有利になる。すなわち、S
rの添加により、鋳放し状態で上記MnAl化合物の微
細均一分布が図れるため、組織の微細化が図れるもので
ある。
【0014】また、上記マグネシュウム合金製素材は、
基地中に硬質粒子としてセラミック粒子を分散含有させ
たものとすることができる。この場合においても、当該
素材の塑性加工によってセラミック粒子のまわりに内部
歪みを生じ、そのため、その後の熱処理によって組織の
微細化を効果的に図ることができる。また、当該素材は
例えばMg合金粉末とセラミック粒子との混合物を熱間
押出しによって形成することができる。セラミック粒子
としては、例えばSiO2 粒子等の酸化物系、SiC粒
子等の非酸化物系のいずれでも採用することができる。
【0015】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、基地中に
硬質粒子を分散含有するマグネシュウム合金製の素材に
冷間で塑性加工を施して上記硬質粒子まわりに歪みを与
えた後に、熱処理(溶体化処理→時効処理)を施すか
ら、組織の微細化を効率良く行なうことができ、よっ
て、マグネシュウム合金製部材の引張強度や耐力の向上
を図ることができる。
【0016】また、Mnを0.5〜2.0重量%含有す
るMg−Al合金溶湯によって上記マグネシュウム合金
製素材を鋳造し、基地中に硬質粒子としてMn化合物を
分散含有させるようにした方法によれば、簡単に期する
素材を得ることができる。
【0017】また、上記Mnを0.5〜2.0重量%含
有するMg−Al合金溶湯にSrを添加して鋳造するよ
うにした方法によれば、組織の微細化をさらに効率良く
図ることができ、上記引張強度や耐力の向上を図る上で
有利になる。
【0018】さらに、基地中に硬質粒子としてセラミッ
ク粒子を分散含有させたマグネシュウム合金製素材を用
いる方法においても、同様にマグネシュウム合金製部材
の引張強度や耐力の向上を図ることができる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0020】−実施例1− 下記の化学成分(重量%)のMg合金を用いてマグネシ
ュウム合金製素材を鋳造した。
【0021】Al:7.8〜9.2,Mn:0.50,
Zn:0.2〜0.8,残Mg 注湯温度は750〜760℃、金型の予熱温度は210
〜230℃とした。
【0022】次に得られたマグネシュウム合金製素材を
図1に示す装置によって鍛造成形(塑性加工)を施し
た。同図において、1は当該マグネシュウム合金製素
材、2は加熱炉、3はダイ、4はパンチである。素材温
度は350℃とした。図2には鍛造による形状変化が示
されている。同図において、5は鍛造品である。次式で
定義される鍛造加工率は60%とした。
【0023】 鍛造加工率={(H−H´)/H}×100 なお、H及びH´は鍛造前後における供試材の鍛造方向
の高さである(図2参照)。
【0024】次に得られた鍛造品5に熱処理(T6)を
施した。熱処理条件は次の通りである。
【0025】 溶体化処理;413±2.5℃×16時間保持→空冷 ↓ 時効処理;175±2.5℃×16時間保持→空冷 −実施例2− 下記の化学成分(重量%)のMg合金を用いてマグネシ
ュウム合金製素材を鋳造した。
【0026】Al:7.8〜9.2,Mn:0.74,
Zn:0.2〜0.8,Sr:0.10,残Mg 但し、Srについては、図3に示すように、溶湯温度が
750〜760℃に上昇した時点で90%Sr−10%
Al合金を上記成分量となるように添加することによっ
て配合した。また、当該添加後に溶湯を上記温度に保持
した状態で10分間の撹拌し15分間沈静させてから鋳
造を行なった。そうして、実施例1と同様の鍛造及び熱
処理を行なった。
【0027】−実施例3− 下記の化学成分(重量%)のMg合金溶湯にSiO2
子(粒径5〜50μm,平均粒径10μm)を混合し、
鋳造成形を行ない、マグネシュウム合金製素材1を形成
した。SiO2 粒子の量は3容量%とした。そして、実
施例1と同様の鍛造及び熱処理を行なった。
【0028】Al:7.8〜9.2,Mn:0.23以
上,Zn:0.2〜0.8,残M −引張試験− そうして、上記各実施例の熱処理品を図4に示す棒状の
引張試験片6に加工した。同図において、L1=42、L
2=17、L3=2、L4=8、D1=4±0.03、D2=4.
5、ねじ部はM6×1.0(以上の単位はmm)である。
【0029】そうして、上記試験片6を用いて引張試験
を行ない、引張強度及び0.2%耐力を測定した。結果
は表1に比較例1〜4の結果と共に示されている。同表
中の比較例1はMn量を0.21重量%とする点及び鍛
造を行なわなかった点が実施例1と相違し、比較例2は
Mn量のみが実施例1と相違し、比較例3は鍛造を行な
わなかった点のみが実施例1と相違し、さらに比較例4
は鍛造を行なわなかった点のみが実施例2と相違する。
【0030】
【表1】 また、図5は、Mn量が0.5重量%のもの(実施例1
に対応)と、Mn量が0.21重量%のもの(比較例2
に対応)とにつき、鍛造加工率と上記引張強度及び耐力
との関係を示すものである。
【0031】−試験結果について− 実施例1は、比較例1と比べて引張強度及び耐力が共に
向上し、また、同じ鍛造加工率の比較例2と比べた場合
でも耐力が向上している。すなわち、比較例のように単
に鍛造を行なうだけでも引張強度及び耐力の向上は図れ
るのであるが、実施例1の場合は耐力がさらに高くなっ
ている。また、比較例3はMn量を多くしただけで鍛造
を行なっていないものであるが、比較例1に比べて引張
強度は向上しているものの、耐力は低下している。この
ことから、実施例1のように、Mn量を多くして鍛造を
行なうことが、引張強度及び耐力の向上、特に耐力の向
上に大きく寄与することが理解できる。
【0032】また、図5では、鍛造加工率が20%以上
の場合に、Mn量0.50重量%のものがMn量0.2
1重量%のものよりも耐力が高くなっており、これか
ら、Mn量0.50重量%において、引張強度及び耐力
の双方を高めるには鍛造加工率を20%以上とすること
がよいことがわかる。
【0033】図6及び図7は実施例1及び比較例2の各
々の金属組織の顕微鏡写真(100倍)である。エッチ
ングは硝酸アルコール(1%硝酸+エチルアルコール)
を用いて行なった。これらの写真において、黒点がMn
化合物である。実施例1のものは比較例2よりも大きめ
のMn化合物が多数分散していること、結晶粒径が小さ
いことがわかる。
【0034】以上の結果から、実施例1の場合は、Mn
量の増大によって素材1の基地中に硬質のMn化合物が
多数分散し、該Mn化合物のまわりに鍛造によって内部
歪みを生じたことによって、比較例2よりも組織の微細
化が図れ、耐力が向上しているものと認められる。
【0035】次に各々Mn量を多くするとともにSrを
添加した実施例2と比較例4とを比べると、両者は鍛造
の有無が相違するが、実施例2の方が引張強度及び耐力
共に格段に高い値になっている。これは鍛造による効果
と認められる。また、実施例1と実施例2とを比べた場
合、実施例2の方が引張強度及び耐力共に高くなってい
る。これはSr添加によってMnの増量の効果が顕著に
なったものと認められる。すなわち、単にMn量を多く
していった場合、Mn化合物の偏析の問題を生ずるが、
Srの添加によってMn化合物が偏析することなく基地
中に均一に分散し、そのことによって、上述の如き結果
が得られたものと考えられる。
【0036】次に実施例3の硬質粒子としてSiO2
用いたものにおいては、引張強度の向上は実施例1と比
べて差がないが、耐力が大きく向上している。これは、
SiO2 粒子が基地中に異物として存在し、そのことに
よって、鍛造による基地の内部歪みが大きくなったため
と認められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】鍛造成形装置を示す断面図
【図2】鍛造前の素材形状とその鍛造品とを示す斜視図
【図3】素材の鋳造における溶湯処理のタイムチャート
【図4】引張試験片の正面図
【図5】鍛造加工率と機械的特性との関係を示す特性図
【図6】実施例1の金属組織の顕微鏡写真
【図7】比較例2の金属組織の顕微鏡写真
【符号の説明】
1 素材 2 加熱炉 3 ダイ 4 パンチ 5 鍛造品
フロントページの続き (72)発明者 大内 勝哉 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 平原 庄司 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツダ 株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基地中に硬質粒子を分散含有するマグネシ
    ュウム合金製素材を形成する工程と、 上記マグネシュウム合金製素材に塑性加工を施して上記
    基地の硬質粒子まわりに内部歪みを与える工程と、 上記塑性加工されたマグネシュウム合金製素材に溶体化
    処理を施した後、時効処理を施す工程とを順に行なうこ
    とを特徴とするマグネシュウム合金製部材の製造方法。
  2. 【請求項2】上記マグネシュウム合金製素材は、Mnを
    0.5〜2.0重量%含有するMg−Al合金溶湯によ
    って鋳造し、基地中に硬質粒子としてMn化合物を分散
    含有させたものである請求項1に記載のマグネシュウム
    合金製部材の製造方法。
  3. 【請求項3】Mnを0.5〜2.0重量%含有するMg
    −Al合金溶湯にSrを添加して鋳造する請求項2に記
    載のマグネシュウム合金製部材の製造方法。
  4. 【請求項4】上記マグネシュウム合金製素材は、基地中
    に硬質粒子としてセラミック粒子を分散含有させたもの
    である請求項1に記載のマグネシュウム合金製部材の製
    造方法。
JP3935793A 1993-02-02 1993-02-02 マグネシュウム合金製部材の製造方法 Pending JPH06228720A (ja)

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Cited By (4)

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