JPH0625789A - 軽量高強度マグネシウム合金 - Google Patents
軽量高強度マグネシウム合金Info
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- JPH0625789A JPH0625789A JP9732392A JP9732392A JPH0625789A JP H0625789 A JPH0625789 A JP H0625789A JP 9732392 A JP9732392 A JP 9732392A JP 9732392 A JP9732392 A JP 9732392A JP H0625789 A JPH0625789 A JP H0625789A
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- magnesium alloy
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 リチウム７重量％以下及びイットリウム０．
３〜３重量％を含有し、所望により更に６重量％以下の
アルミニウム、６重量％以下の亜鉛、それぞれ２重量％
以下の銀、マンガン及びランタノイドからなる群から選
ばれた少なくとも１種の元素を含有し、残部がマグネシ
ウムと不可避の不純物からなる軽量高強度マグネシウム
合金。 【効果】 本発明の合金は、従来実用されているリチウ
ム含有マグネシウム合金、ＬＡ１４１合金よりも室温及
び高温の両方において高強度で且つ強度の安定性に優
れ、加工性も優れた汎用の軽量高強度マグネシウム合金
であり、また合金としては極めて低比重を達成したもの
であり、航空・宇宙関連はもとより、従来以上に自動車
の軽量化等に活用することができる。
３〜３重量％を含有し、所望により更に６重量％以下の
アルミニウム、６重量％以下の亜鉛、それぞれ２重量％
以下の銀、マンガン及びランタノイドからなる群から選
ばれた少なくとも１種の元素を含有し、残部がマグネシ
ウムと不可避の不純物からなる軽量高強度マグネシウム
合金。 【効果】 本発明の合金は、従来実用されているリチウ
ム含有マグネシウム合金、ＬＡ１４１合金よりも室温及
び高温の両方において高強度で且つ強度の安定性に優
れ、加工性も優れた汎用の軽量高強度マグネシウム合金
であり、また合金としては極めて低比重を達成したもの
であり、航空・宇宙関連はもとより、従来以上に自動車
の軽量化等に活用することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は軽量高強度マグネシウム
合金に関し、より詳しくは室温及び高温での高強度及び
強度の安定性を有し、更に加工性の改善された鋳造用及
び加工用マグネシウム合金に関する。
合金に関し、より詳しくは室温及び高温での高強度及び
強度の安定性を有し、更に加工性の改善された鋳造用及
び加工用マグネシウム合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年地球環境保全の意識の高まりから、
自動車の燃費向上の要請が強まり、自動車用軽量材料の
開発が強く求められようになってきた。
自動車の燃費向上の要請が強まり、自動車用軽量材料の
開発が強く求められようになってきた。
【０００３】自動車用軽量材料として注目されているマ
グネシウム合金の中でも、リチウム含有マグネシウム合
金は特に低密度であり、かつ高いダンピング特性を有す
る合金として、従来から航空・宇宙用素材として、また
音響用素材として注目されてきた材料である。リチウム
含有マグネシウム合金として現在実用化されている合金
は１９５０年代にバッテル研究所が開発したＬＡ１４１
合金（Ｍｇ−１４Ｌｉ−１Ａｌ系）であり、これまで航
空用部材等の軽量化に活用されてきた。
グネシウム合金の中でも、リチウム含有マグネシウム合
金は特に低密度であり、かつ高いダンピング特性を有す
る合金として、従来から航空・宇宙用素材として、また
音響用素材として注目されてきた材料である。リチウム
含有マグネシウム合金として現在実用化されている合金
は１９５０年代にバッテル研究所が開発したＬＡ１４１
合金（Ｍｇ−１４Ｌｉ−１Ａｌ系）であり、これまで航
空用部材等の軽量化に活用されてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ＬＡ１４１合金はＬｉ組成が高くＢＣＣ相単相であるた
め高温強度が低く、また室温でも時間経過に伴って強度
劣化を引き起こすという欠点を有するものであり、それ
故に用途の拡大は困難であったいえる。
ＬＡ１４１合金はＬｉ組成が高くＢＣＣ相単相であるた
め高温強度が低く、また室温でも時間経過に伴って強度
劣化を引き起こすという欠点を有するものであり、それ
故に用途の拡大は困難であったいえる。
【０００５】本発明は、このような従来技術の有する課
題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、リチ
ウム含有マグネシウム合金の特徴である低密度という特
性を維持しつつ、室温及び高温での強度の向上を図り、
従来の高リチウム含有マグネシウム合金の欠点である強
度の安定性の不足を改善し、併せて加工特性を更に改善
した汎用の軽量高強度マグネシウム合金を提供すること
にある。
題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、リチ
ウム含有マグネシウム合金の特徴である低密度という特
性を維持しつつ、室温及び高温での強度の向上を図り、
従来の高リチウム含有マグネシウム合金の欠点である強
度の安定性の不足を改善し、併せて加工特性を更に改善
した汎用の軽量高強度マグネシウム合金を提供すること
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の課題
を解決するために種々検討を重ねた結果、リチウム含有
マグネシウム合金のＬｉ組成を７重量％以下のＨＣＰ相
主体領域の組成とし且つ適量のイットリウムを添加する
ことにより室温及び高温での強度が向上し、且つ時間経
過による強度の劣化が抑制され、併せて加工特性が改善
されることを見出し、本発明に到達した。
を解決するために種々検討を重ねた結果、リチウム含有
マグネシウム合金のＬｉ組成を７重量％以下のＨＣＰ相
主体領域の組成とし且つ適量のイットリウムを添加する
ことにより室温及び高温での強度が向上し、且つ時間経
過による強度の劣化が抑制され、併せて加工特性が改善
されることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】即ち、本発明の軽量高強度マグネシウム合
金はリチウム７重量％以下及びイットリウム０．３〜３
重量％を含有し、残部がマグネシウムと不可避の不純物
からなることを特徴とする。
金はリチウム７重量％以下及びイットリウム０．３〜３
重量％を含有し、残部がマグネシウムと不可避の不純物
からなることを特徴とする。
【０００８】本発明の軽量高強度マグネシウム合金は、
所望により、更に６重量％以下のアルミニウム、６重量
％以下の亜鉛、それぞれ２重量％以下の銀、マンガン及
びランタノイドからなる群から選ばれた少なくとも１種
の元素を含有することができる。
所望により、更に６重量％以下のアルミニウム、６重量
％以下の亜鉛、それぞれ２重量％以下の銀、マンガン及
びランタノイドからなる群から選ばれた少なくとも１種
の元素を含有することができる。
【０００９】リチウムは比重が０．５３であり、リチウ
ム添加量を増加させることにより本発明の軽量高強度マ
グネシウム合金を更に低比重とすることができる。しか
し、リチウムを７重量％を越えて添加した場合にはその
合金はＢＣＣ相とＨＣＰ相の共晶組織となり、高温強度
が著しく低下すると共に時間経過によっても強度が劣化
するようになる。従って、本発明の軽量高強度マグネシ
ウム合金においてはリチウム添加量を７重量％以下、好
ましくは４〜６重量％とする。
ム添加量を増加させることにより本発明の軽量高強度マ
グネシウム合金を更に低比重とすることができる。しか
し、リチウムを７重量％を越えて添加した場合にはその
合金はＢＣＣ相とＨＣＰ相の共晶組織となり、高温強度
が著しく低下すると共に時間経過によっても強度が劣化
するようになる。従って、本発明の軽量高強度マグネシ
ウム合金においてはリチウム添加量を７重量％以下、好
ましくは４〜６重量％とする。
【００１０】本発明の軽量高強度マグネシウム合金にお
いては、イットリウムは約１重量％程度マトリックスに
固溶し、合金を固溶硬化すると共に合金の回復など経時
変化を抑制するので、強度の安定化に寄与する。また微
量の金属間化合物Ｍｇ24Ｙ5を晶出させた場合には鋳造
組織が著しく微細化するという効果を有し、強度及び加
工性を向上させることができる。イットリウムによる固
溶硬化作用はイットリウムの添加量が０．３重量％以上
になったときに明確に認めらる。Ｍｇ−低Ｌｉ合金にお
けるイットリウムの固溶限度は１．０重量％であり、こ
れ以上に添加されていると凝固時に金属間化合物Ｍｇ24
Ｙ5 が晶出することになる。上記したように、この晶出
が微量の場合には鋳造組織が著しく微細化するという効
果を達成することができるが、イットリウムの添加量が
３重量％を越えると粒界にネットワーク状の組織が形成
されて合金が脆化され、且つ合金の比重が増大すること
になる。従って、本発明の軽量高強度マグネシウム合金
においてはイットリウム添加量を０．３〜３重量％、好
ましくは０．５〜１．５重量％とする。
いては、イットリウムは約１重量％程度マトリックスに
固溶し、合金を固溶硬化すると共に合金の回復など経時
変化を抑制するので、強度の安定化に寄与する。また微
量の金属間化合物Ｍｇ24Ｙ5を晶出させた場合には鋳造
組織が著しく微細化するという効果を有し、強度及び加
工性を向上させることができる。イットリウムによる固
溶硬化作用はイットリウムの添加量が０．３重量％以上
になったときに明確に認めらる。Ｍｇ−低Ｌｉ合金にお
けるイットリウムの固溶限度は１．０重量％であり、こ
れ以上に添加されていると凝固時に金属間化合物Ｍｇ24
Ｙ5 が晶出することになる。上記したように、この晶出
が微量の場合には鋳造組織が著しく微細化するという効
果を達成することができるが、イットリウムの添加量が
３重量％を越えると粒界にネットワーク状の組織が形成
されて合金が脆化され、且つ合金の比重が増大すること
になる。従って、本発明の軽量高強度マグネシウム合金
においてはイットリウム添加量を０．３〜３重量％、好
ましくは０．５〜１．５重量％とする。
【００１１】リチウム含有マグネシウム合金において
は、アルミニウム、亜鉛、銀、マンガン及びランタノイ
ド（例えば、Ｌａ、Ｃｅ、ミッシュメタル等）はいずれ
も合金の強度向上に寄与することが知られており、この
効果はイットリウムとの共存によっても相殺されるもの
ではない。これらの合金元素の添加量の増加と共に合金
の強度が増大するが、アルミニウム及び亜鉛については
６重量％で、また銀、マンガン及びランタノイドについ
ては２重量％で合金強度の増大に対する効果が飽和し、
それ以上添加してもそれ以上の合金強度の増大は認めら
れない。一方、アルミニウム及び亜鉛については６重量
％を越えて、また銀、マンガン及びランタノイドについ
ては２重量％を越えて添加すると、合金は脆くなり、合
金の比重が大きくなり、また加工性も低下することにな
る。従って、本発明の軽量高強度マグネシウム合金にお
いては、アルミニウム及び亜鉛の添加量については６重
量％以下、好ましくは３〜５重量％、また銀、マンガン
及びランタノイドの添加量については２重量％以下、好
ましくは０．５〜１．５重量％とする。
は、アルミニウム、亜鉛、銀、マンガン及びランタノイ
ド（例えば、Ｌａ、Ｃｅ、ミッシュメタル等）はいずれ
も合金の強度向上に寄与することが知られており、この
効果はイットリウムとの共存によっても相殺されるもの
ではない。これらの合金元素の添加量の増加と共に合金
の強度が増大するが、アルミニウム及び亜鉛については
６重量％で、また銀、マンガン及びランタノイドについ
ては２重量％で合金強度の増大に対する効果が飽和し、
それ以上添加してもそれ以上の合金強度の増大は認めら
れない。一方、アルミニウム及び亜鉛については６重量
％を越えて、また銀、マンガン及びランタノイドについ
ては２重量％を越えて添加すると、合金は脆くなり、合
金の比重が大きくなり、また加工性も低下することにな
る。従って、本発明の軽量高強度マグネシウム合金にお
いては、アルミニウム及び亜鉛の添加量については６重
量％以下、好ましくは３〜５重量％、また銀、マンガン
及びランタノイドの添加量については２重量％以下、好
ましくは０．５〜１．５重量％とする。
【００１２】
実施例１〜１３及び比較例１〜７ アルゴン雰囲気の真空溶解炉に、表１に示す組成の合金
となるように原材料をを装入し、溶解させた。坩堝とし
てＳＵＳ３０４材を使用し、フラックス等は使用しなか
った。その溶湯を２５mm×５０mm×３００mmの金型中に
鋳込んで試験用鋳物を作成した。このようにして得た試
験用鋳物から引張試験用試験片（ＪＩＳ４号試験片）、
硬さ試験用試験片、比重測定用試験片及び加工性評価用
試験片を作成した。これらの試験片はいずれもＦ材であ
る。これらの試験片を用いて以下の試験を実施した： 引張試験：インストロン引張試験機によりクロスヘッド
速度１０mm/minで、鋳造後２９８Ｋで測定（引張強度）
及び３３３Ｋで１週間保持した後に２９８Ｋで測定（時
効後引張強度）、測定単位＝ＭＰａ； 硬さ試験：マイクロビッカース硬さ試験、２９８Ｋ（室
温硬さ）及び４２３Ｋ（高温硬さ）、荷重０．４９Ｎ、
保持時間１０秒； 比重：アルキメデス法； 加工性評価：２９８Ｋでの圧延試験での耳割れまでの圧
下率； 測定結果は表１に示す通りであった。
となるように原材料をを装入し、溶解させた。坩堝とし
てＳＵＳ３０４材を使用し、フラックス等は使用しなか
った。その溶湯を２５mm×５０mm×３００mmの金型中に
鋳込んで試験用鋳物を作成した。このようにして得た試
験用鋳物から引張試験用試験片（ＪＩＳ４号試験片）、
硬さ試験用試験片、比重測定用試験片及び加工性評価用
試験片を作成した。これらの試験片はいずれもＦ材であ
る。これらの試験片を用いて以下の試験を実施した： 引張試験：インストロン引張試験機によりクロスヘッド
速度１０mm/minで、鋳造後２９８Ｋで測定（引張強度）
及び３３３Ｋで１週間保持した後に２９８Ｋで測定（時
効後引張強度）、測定単位＝ＭＰａ； 硬さ試験：マイクロビッカース硬さ試験、２９８Ｋ（室
温硬さ）及び４２３Ｋ（高温硬さ）、荷重０．４９Ｎ、
保持時間１０秒； 比重：アルキメデス法； 加工性評価：２９８Ｋでの圧延試験での耳割れまでの圧
下率； 測定結果は表１に示す通りであった。
【００１３】
【表１】 上記の実施例及び比較例のデータから次のことが明らか
である：アルミニウムの添加は合金強度の向上に極めて
有効であるが、時効により合金強度が著しく低下する
（比較例１〜２）；リチウム添加量をＨＣＰ相主体の組
成範囲まで下げた場合に時効による合金強度低下の割合
が緩和される；Ｍｇ−Ｌｉ合金のＨＣＰ相単相の組成範
囲で且つ適量のイットリウムを添加した場合、時効によ
る合金強度の低下がさらに抑制され、イットリウムによ
る合金強度の向上が観察される（実施例１〜４）；アル
ミニウム、亜鉛、銀、マンガン及びランタノイドの添加
はイットリウムの共存によっても合金強度の向上に寄与
し、且つその共存するイットリウムによって強度の安定
性、高温硬さの向上及び加工性の向上が得られる；イッ
トリウムの添加量が０．３重量％未満の場合にはその添
加効果が不十分である（比較例５）；リチウム添加量が
７重量％を越えると合金の時効後強度が低下している
（比較例４）；イットリウムやアルミニウムの添加量が
過大になると加工性が低下する（比較例６〜７）。
である：アルミニウムの添加は合金強度の向上に極めて
有効であるが、時効により合金強度が著しく低下する
（比較例１〜２）；リチウム添加量をＨＣＰ相主体の組
成範囲まで下げた場合に時効による合金強度低下の割合
が緩和される；Ｍｇ−Ｌｉ合金のＨＣＰ相単相の組成範
囲で且つ適量のイットリウムを添加した場合、時効によ
る合金強度の低下がさらに抑制され、イットリウムによ
る合金強度の向上が観察される（実施例１〜４）；アル
ミニウム、亜鉛、銀、マンガン及びランタノイドの添加
はイットリウムの共存によっても合金強度の向上に寄与
し、且つその共存するイットリウムによって強度の安定
性、高温硬さの向上及び加工性の向上が得られる；イッ
トリウムの添加量が０．３重量％未満の場合にはその添
加効果が不十分である（比較例５）；リチウム添加量が
７重量％を越えると合金の時効後強度が低下している
（比較例４）；イットリウムやアルミニウムの添加量が
過大になると加工性が低下する（比較例６〜７）。
【００１４】
【発明の効果】本発明の軽量高強度マグネシウム合金
は、従来実用されているリチウム含有マグネシウム合
金、ＬＡ１４１合金よりも室温及び高温の両方において
高強度で且つ強度の安定性に優れ、加工性も優れた汎用
の軽量高強度合金である。
は、従来実用されているリチウム含有マグネシウム合
金、ＬＡ１４１合金よりも室温及び高温の両方において
高強度で且つ強度の安定性に優れ、加工性も優れた汎用
の軽量高強度合金である。
【００１５】本発明の軽量高強度マグネシウム合金は、
合金としては極めて低比重を達成したものであり、航空
・宇宙関連はもとより、従来以上に自動車の軽量化等に
活用することができる。
合金としては極めて低比重を達成したものであり、航空
・宇宙関連はもとより、従来以上に自動車の軽量化等に
活用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 耕平 埼玉県上尾市原市1333−２ 三井金属鉱業 株式会社総合研究所内 (72)発明者 二宮 隆二 埼玉県上尾市原市1333−２ 三井金属鉱業 株式会社総合研究所内 (72)発明者 ギュンター ルドルフ ドイツ連邦共和国 Ｄ−6451 ナウベルグ アルバート シュワイツァー ストラッ セ ５ (72)発明者 ギュンター ナイテ ドイツ連邦共和国 Ｄ−6350 バッド ナ ウハイム マイヌスストラッセ ９
Claims (2)
- 【請求項１】 リチウム７重量％以下及びイットリウム
０．３〜３重量％を含有し、残部がマグネシウムと不可
避の不純物からなることを特徴とする軽量高強度マグネ
シウム合金。 - 【請求項２】 リチウム７重量％以下及びイットリウム
０．３〜３重量％を含有し、更に６重量％以下のアルミ
ニウム、６重量％以下の亜鉛、それぞれ２重量％以下の
銀、マンガン及びランタノイドからなる群から選ばれた
少なくとも１種の元素を含有し、残部がマグネシウムと
不可避の不純物からなることを特徴とする軽量高強度マ
グネシウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4097323A JP2604663B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 軽量高強度マグネシウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4097323A JP2604663B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 軽量高強度マグネシウム合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0625789A true JPH0625789A (ja) | 1994-02-01 |
| JP2604663B2 JP2604663B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=14189280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4097323A Expired - Fee Related JP2604663B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 軽量高強度マグネシウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2604663B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3624602A1 (de) * | 1985-07-22 | 1987-01-22 | Canon Kk | Thermo-rbertragungsmaterial und verfahren zu seiner herstellung |
| WO2000060131A3 (de) * | 1999-04-03 | 2001-01-11 | Volkswagen Ag | Magnesiumlegierungen hoher duktilität, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung |
| GB2566035A (en) * | 2017-08-30 | 2019-03-06 | S Bahn Medical Ltd | Metal alloy and medical device containing same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5292811A (en) * | 1975-12-22 | 1977-08-04 | Magnesium Elektron Ltd | Magnesium alloy |
| JPS57210946A (en) * | 1981-03-25 | 1982-12-24 | Magnesium Elektron Ltd | Magnesium alloy |
| JPH04176839A (ja) * | 1990-11-08 | 1992-06-24 | Aluminum Co Of America <Alcoa> | マグネシウム基合金 |
-
1992
- 1992-03-25 JP JP4097323A patent/JP2604663B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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| JPS5292811A (en) * | 1975-12-22 | 1977-08-04 | Magnesium Elektron Ltd | Magnesium alloy |
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| JPH04176839A (ja) * | 1990-11-08 | 1992-06-24 | Aluminum Co Of America <Alcoa> | マグネシウム基合金 |
Cited By (5)
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|---|---|---|---|---|
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| GB2566035A (en) * | 2017-08-30 | 2019-03-06 | S Bahn Medical Ltd | Metal alloy and medical device containing same |
| GB2566035B (en) * | 2017-08-30 | 2019-11-27 | Medalliance Ltd | Metal alloy and medical device containing same |
| JP2020531699A (ja) * | 2017-08-30 | 2020-11-05 | エム．アー．メド アライアンス ソシエテ アノニム | 金属合金および金属合金を含む医療デバイス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2604663B2 (ja) | 1997-04-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |