JPH0649576A - 超塑性マグネシウム合金 - Google Patents
超塑性マグネシウム合金Info
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- JPH0649576A JPH0649576A JP18473092A JP18473092A JPH0649576A JP H0649576 A JPH0649576 A JP H0649576A JP 18473092 A JP18473092 A JP 18473092A JP 18473092 A JP18473092 A JP 18473092A JP H0649576 A JPH0649576 A JP H0649576A
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- superplasticity
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 リチウム5〜10.5重量%及びイットリウ
ム3重量%超7重量%以下を含有し、所望により更にそ
れぞれ4重量%以下のアルミニウム及び亜鉛、それぞれ
2重量%以下の銀、マンガン、ケイ素及びランタノイド
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超塑
性マグネシウム合金。 【効果】 本発明の超塑性マグネシウム合金は、超塑性
を有するとされながら実用化されなかった従来のMg−
Li合金の超塑性特性を改善しており、また室温強度の
向上及び強度の安定性に優れている。
ム3重量%超7重量%以下を含有し、所望により更にそ
れぞれ4重量%以下のアルミニウム及び亜鉛、それぞれ
2重量%以下の銀、マンガン、ケイ素及びランタノイド
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超塑
性マグネシウム合金。 【効果】 本発明の超塑性マグネシウム合金は、超塑性
を有するとされながら実用化されなかった従来のMg−
Li合金の超塑性特性を改善しており、また室温強度の
向上及び強度の安定性に優れている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は軽量高強度で超塑性を有
するマグネシウム合金に関し、より詳しくは超塑性特性
における伸び、塑性変形速度を改善し、且つ室温での強
度を向上させた加工用マグネシウム合金に関する。
するマグネシウム合金に関し、より詳しくは超塑性特性
における伸び、塑性変形速度を改善し、且つ室温での強
度を向上させた加工用マグネシウム合金に関する。
【0002】
【従来の技術】最近の自動車、家電、OA産業における
軽量化の流れの中でMg合金が注目されている。しか
し、一般のMg合金の欠点として塑性加工が困難である
ことが挙げられる。そのような合金の中でMg−Li共
晶合金は超塑性特性を有することで知られている。も
し、超塑性特性を利用して複合材料の製造やブロー成形
が可能になればMg合金の新しい加工技術として有用で
ある。
軽量化の流れの中でMg合金が注目されている。しか
し、一般のMg合金の欠点として塑性加工が困難である
ことが挙げられる。そのような合金の中でMg−Li共
晶合金は超塑性特性を有することで知られている。も
し、超塑性特性を利用して複合材料の製造やブロー成形
が可能になればMg合金の新しい加工技術として有用で
ある。
【0003】また、SU−455161明細書には、M
g−Li合金にYを添加すると高温強度や塑性変形が改
善されることが開示されている。
g−Li合金にYを添加すると高温強度や塑性変形が改
善されることが開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Mg−
Li合金の超塑性は一般に歪み速度の遅い領域で発現す
るので実用面で問題がある。また、Mg−Li合金は室
温での強度の安定性がないことも実用化を阻害してい
る。上記SU−455161明細書には高温強度や一般
的な変形性能について記載されているが、超塑性合金と
してのMg−Li合金の特性改善には触れられていな
い。
Li合金の超塑性は一般に歪み速度の遅い領域で発現す
るので実用面で問題がある。また、Mg−Li合金は室
温での強度の安定性がないことも実用化を阻害してい
る。上記SU−455161明細書には高温強度や一般
的な変形性能について記載されているが、超塑性合金と
してのMg−Li合金の特性改善には触れられていな
い。
【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、Mg
−Li合金の特徴である低密度という特性を維持しつ
つ、その超塑性特性を実用化させるために歪み速度の速
い領域でも超塑性が発現し、且つ室温での強度の向上及
び強度安定性の改善を図ったMg−Li−Y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、Mg
−Li合金の特徴である低密度という特性を維持しつ
つ、その超塑性特性を実用化させるために歪み速度の速
い領域でも超塑性が発現し、且つ室温での強度の向上及
び強度安定性の改善を図ったMg−Li−Y合金を提供
することにある。
【0006】本発明者等はこのような課題を解決するた
めに種々検討を重ねた結果、リチウム添加量を合金に超
塑性特性をもたらす7重量%超10.5重量%未満と
し、且つ0.3〜3重量%のイットリウムを添加するこ
とにより歪み速度を10倍にした領域でも超塑性が発現
し、室温での強度が向上し、且つ時間経過による強度の
劣化が抑制される即ち強度の安定性が改善されることを
見出し、先に特許出願した。
めに種々検討を重ねた結果、リチウム添加量を合金に超
塑性特性をもたらす7重量%超10.5重量%未満と
し、且つ0.3〜3重量%のイットリウムを添加するこ
とにより歪み速度を10倍にした領域でも超塑性が発現
し、室温での強度が向上し、且つ時間経過による強度の
劣化が抑制される即ち強度の安定性が改善されることを
見出し、先に特許出願した。
【0007】
【課題を解決するための手段】Mg−Li合金において
リチウム添加量が7重量%以下では一般に超塑性特性を
示さないとされているが、本発明者等は更に検討を重ね
た結果、3重量%超7重量%以下のイットリウムを添加
することによりリチウム添加量5〜10.5重量%の範
囲の合金について歪み速度を100倍(先の出願の場合
の10倍)にした領域でも超塑性が発現し、室温での強
度が向上し、且つ時間経過による強度の劣化が抑制され
る即ち強度の安定性が改善されることを見出し、本発明
に到達した。
リチウム添加量が7重量%以下では一般に超塑性特性を
示さないとされているが、本発明者等は更に検討を重ね
た結果、3重量%超7重量%以下のイットリウムを添加
することによりリチウム添加量5〜10.5重量%の範
囲の合金について歪み速度を100倍(先の出願の場合
の10倍)にした領域でも超塑性が発現し、室温での強
度が向上し、且つ時間経過による強度の劣化が抑制され
る即ち強度の安定性が改善されることを見出し、本発明
に到達した。
【0008】即ち、本発明の超塑性マグネシウム合金は
リチウム5〜10.5重量%及びイットリウム3重量%
超7重量%以下を含有し、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。
リチウム5〜10.5重量%及びイットリウム3重量%
超7重量%以下を含有し、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。
【0009】本発明の超塑性マグネシウム合金は、所望
により、更にそれぞれ4重量%以下のアルミニウム及び
亜鉛、それぞれ2重量%以下の銀、マンガン、ケイ素及
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。
により、更にそれぞれ4重量%以下のアルミニウム及び
亜鉛、それぞれ2重量%以下の銀、マンガン、ケイ素及
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。
【0010】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超塑性マグネ
シウム合金を更に低比重とすることができる。上記した
ように、Mg−Li−Y合金においてイットリウム添加
量が3重量%超7重量%以下の場合に、リチウム添加量
が5〜10.5重量%の範囲内で超塑性特性有する。本
発明の超塑性マグネシウム合金において、超塑性特性を
示すリチウム添加量範囲が7重量%超10.5重量%未
満から5〜10.5重量%に拡大する理由は、3重量%
超7重量%以下のイットリウムの添加によってMg24Y
5 が形成され、Mgが消耗されるために残部が相対的に
高Li側にシフトし、5重量%以上のリチウム添加量で
超塑性特性を示すようになるからである。従って、本発
明の超塑性マグネシウム合金においてはリチウム添加量
を5〜10.5重量%、好ましくは6〜9重量%とす
る。
ム添加量を増加させることにより本発明の超塑性マグネ
シウム合金を更に低比重とすることができる。上記した
ように、Mg−Li−Y合金においてイットリウム添加
量が3重量%超7重量%以下の場合に、リチウム添加量
が5〜10.5重量%の範囲内で超塑性特性有する。本
発明の超塑性マグネシウム合金において、超塑性特性を
示すリチウム添加量範囲が7重量%超10.5重量%未
満から5〜10.5重量%に拡大する理由は、3重量%
超7重量%以下のイットリウムの添加によってMg24Y
5 が形成され、Mgが消耗されるために残部が相対的に
高Li側にシフトし、5重量%以上のリチウム添加量で
超塑性特性を示すようになるからである。従って、本発
明の超塑性マグネシウム合金においてはリチウム添加量
を5〜10.5重量%、好ましくは6〜9重量%とす
る。
【0011】本発明の超塑性マグネシウム合金において
は、イットリウムは凝固段階で微細なMg−Y系化合物
として晶出し、凝固組織を微細化する効果を有する。こ
の組織の微細化は言うまでもなく超塑性特性を改善す
る。また、このような晶出に費やされたイットリウム以
外は主にBCC相に固溶し、合金を固溶硬化すると共に
合金の加工組織の回復など経時変化を抑制するので、室
温強度の向上と強度の安定化に寄与する。イットリウム
の添加量が3重量%以下の場合及び7重量%を越える場
合には超塑性特性の改善は不十分である。従って、本発
明の超塑性マグネシウム合金においてはイットリウム添
加量を3〜7重量%、好ましくは3.5〜5重量%とす
る。
は、イットリウムは凝固段階で微細なMg−Y系化合物
として晶出し、凝固組織を微細化する効果を有する。こ
の組織の微細化は言うまでもなく超塑性特性を改善す
る。また、このような晶出に費やされたイットリウム以
外は主にBCC相に固溶し、合金を固溶硬化すると共に
合金の加工組織の回復など経時変化を抑制するので、室
温強度の向上と強度の安定化に寄与する。イットリウム
の添加量が3重量%以下の場合及び7重量%を越える場
合には超塑性特性の改善は不十分である。従って、本発
明の超塑性マグネシウム合金においてはイットリウム添
加量を3〜7重量%、好ましくは3.5〜5重量%とす
る。
【0012】Mg−Li合金においては、アルミニウ
ム、亜鉛、銀、マンガン、ケイ素及びランタノイド(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4重量
%で、また銀、マンガン、ケイ素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4
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、合金は脆くなる
こともあり、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、本発明の超塑性マグネシウ
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4重量%以下、好ましくは1〜3重量%、また
銀、マンガン、ケイ素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。
ム、亜鉛、銀、マンガン、ケイ素及びランタノイド(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4重量
%で、また銀、マンガン、ケイ素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4
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、合金は脆くなる
こともあり、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、本発明の超塑性マグネシウ
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4重量%以下、好ましくは1〜3重量%、また
銀、マンガン、ケイ素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。
【0013】
実施例1〜10、比較例1〜4及び参考例1 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50mm×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
験用鋳物を573Kで1時間熱処理した後、573Kで
5mmから0.8mmに圧延して引張試験片を作成し、以下
の試験を実施した。試験はいずれも圧延方向である: 引張試験:インストロン引張試験機による、 試験片:厚さ0.8mm、長さ20mm、幅20mm、標点間
距離10mm、標点間幅5mm、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(333K保持後の引張強度)、 歪み速度=4×10-4/s、測定単位=MPa; 比重:アルキメデス法; 超塑性特性試験:温度623K、標点間距離10mm、 歪み速度=4×10-5〜4×10-2/s; 測定結果は表1及び図1に示す通りであった。図1にお
いてピークの位置が超塑性特性を示す。
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50mm×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
験用鋳物を573Kで1時間熱処理した後、573Kで
5mmから0.8mmに圧延して引張試験片を作成し、以下
の試験を実施した。試験はいずれも圧延方向である: 引張試験:インストロン引張試験機による、 試験片:厚さ0.8mm、長さ20mm、幅20mm、標点間
距離10mm、標点間幅5mm、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(333K保持後の引張強度)、 歪み速度=4×10-4/s、測定単位=MPa; 比重:アルキメデス法; 超塑性特性試験:温度623K、標点間距離10mm、 歪み速度=4×10-5〜4×10-2/s; 測定結果は表1及び図1に示す通りであった。図1にお
いてピークの位置が超塑性特性を示す。
【0014】
【表1】 333K 623Kで 合 金 組 成 引張 保持後の の超塑性伸例番号 Li Y Mg その他 強度 引張強度 比重 び率、% 比較例1 8.5 − 残 − 180 140 1.53 600% 参考例1 8.5 1.0 残 − 210 205 1.55 400% 実施例1 8.5 4.0 残 − 255 210 1.61 600% 実施例2 8.5 3.5 残 − 250 210 1.60 600% 実施例3 5.5 3.5 残 − 270 235 1.65 480% 実施例4 5.5 7.0 残 − 285 240 1.67 400% 実施例5 10.0 7.0 残 − 265 240 1.62 400% 実施例6 10.0 3.5 残 − 220 205 1.50 550% 比較例2 4.5 3.0 残 − 250 220 1.63 ※ 比較例3 11.0 8.0 残 − 250 235 1.49 ※ 実施例7 8.5 4.0 残 Al:2.0 270 215 1.63 580% 実施例8 8.5 4.0 残 Zn:2.0 265 215 1.64 575% 実施例9 8.5 4.0 残 Ag:1.0 260 220 1.62 560% 実施例10 8.5 4.0 残 Mm:1.0 255 225 1.63 545% 実施例11 8.5 4.0 残 Mn:1.0 255 220 1.63 563% 比較例4 8.5 4.0 残 Al:6.0 285 220 1.66 ※ ※:超塑性は示さない。
【0015】上記の実施例,比較例及び参考例のデータ
及び図1のグラフから次のことが明らかである:比較例
1と参考例1と実施例1との比較から明らかなようにイ
ットリウムは室温での強度向上及び強度の安定性に有効
である。図1から明らかなように超塑性の伸び率自体は
イットリウムの添加量が1重量%の場合(参考例1)に
は低下するが、4重量%の場合には同等であり、超塑性
特性を利用する加工技術の実用化において一層有意義な
超塑性を発現する歪み速度は参考例の場合には10倍で
あるが、本発明の場合には100倍になることが分か
る。比較例2〜3から明らかなようにリチウム添加量が
共晶組成から外れる場合及びイットリウム添加量が多す
ぎる場合には超塑性特性を示さない。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Mg−Li
合金の強度の向上に寄与し、且つ所定の添加量では超塑
性特性を損なうことはない。しかし多すぎる場合には超
塑性特性を示さない。
及び図1のグラフから次のことが明らかである:比較例
1と参考例1と実施例1との比較から明らかなようにイ
ットリウムは室温での強度向上及び強度の安定性に有効
である。図1から明らかなように超塑性の伸び率自体は
イットリウムの添加量が1重量%の場合(参考例1)に
は低下するが、4重量%の場合には同等であり、超塑性
特性を利用する加工技術の実用化において一層有意義な
超塑性を発現する歪み速度は参考例の場合には10倍で
あるが、本発明の場合には100倍になることが分か
る。比較例2〜3から明らかなようにリチウム添加量が
共晶組成から外れる場合及びイットリウム添加量が多す
ぎる場合には超塑性特性を示さない。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Mg−Li
合金の強度の向上に寄与し、且つ所定の添加量では超塑
性特性を損なうことはない。しかし多すぎる場合には超
塑性特性を示さない。
【0016】
【発明の効果】本発明の超塑性マグネシウム合金は、超
塑性を有するとされながら実用化されなかった従来のM
g−Li合金の超塑性特性を改善しており、また室温強
度の向上及び強度の安定性に優れている。
塑性を有するとされながら実用化されなかった従来のM
g−Li合金の超塑性特性を改善しており、また室温強
度の向上及び強度の安定性に優れている。
【0017】本発明の超塑性マグネシウム合金は、超塑
性特性を利用した加工、例えばブロー成形が可能とな
り、航空・宇宙関連はもとより、自動車・車両、家電・
OA関係に活用することができる。
性特性を利用した加工、例えばブロー成形が可能とな
り、航空・宇宙関連はもとより、自動車・車両、家電・
OA関係に活用することができる。
【図1】超塑性マグネシウム合金の超塑性特性(歪み速
度と伸びとの関係)を示すグラフである。
度と伸びとの関係)を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 健司 大阪府富田林市寺池台3−4−9 (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 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 (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
Claims (2)
- 【請求項1】 リチウム5〜10.5重量%及びイット
リウム3重量%超7重量%以下を含有し、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超塑
性マグネシウム合金。 - 【請求項2】 リチウム5〜10.5重量%及びイット
リウム3重量%超7重量%以下を含有し、更にそれぞれ
4重量%以下のアルミニウム及び亜鉛、それぞれ2重量
%以下の銀、マンガン、ケイ素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
する超塑性マグネシウム合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18473092A JPH0823058B2 (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 超塑性マグネシウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18473092A JPH0823058B2 (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 超塑性マグネシウム合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0649576A true JPH0649576A (ja) | 1994-02-22 |
JPH0823058B2 JPH0823058B2 (ja) | 1996-03-06 |
Family
ID=16158366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18473092A Expired - Fee Related JPH0823058B2 (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 超塑性マグネシウム合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0823058B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106811640A (zh) * | 2015-11-30 | 2017-06-09 | 中国科学院金属研究所 | 一种新型超轻高强高塑镁锂合金及其制备方法 |
CN108060336A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-05-22 | 上海交通大学 | 一种含低y的超轻高强镁锂合金及其制备方法 |
GB2566035A (en) * | 2017-08-30 | 2019-03-06 | S Bahn Medical Ltd | Metal alloy and medical device containing same |
CN110592449A (zh) * | 2019-10-12 | 2019-12-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种准晶强化铸造镁锂合金及其制备方法 |
CN112680641A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-20 | 广东工业大学 | 一种固溶态的含Zn双相镁锂合金及其制备方法和应用 |
-
1992
- 1992-06-19 JP JP18473092A patent/JPH0823058B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106811640A (zh) * | 2015-11-30 | 2017-06-09 | 中国科学院金属研究所 | 一种新型超轻高强高塑镁锂合金及其制备方法 |
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 |
CN108060336A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-05-22 | 上海交通大学 | 一种含低y的超轻高强镁锂合金及其制备方法 |
CN110592449A (zh) * | 2019-10-12 | 2019-12-20 | 哈尔滨工业大学 | 一种准晶强化铸造镁锂合金及其制备方法 |
CN110592449B (zh) * | 2019-10-12 | 2021-05-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种准晶强化铸造镁锂合金及其制备方法 |
CN112680641A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-20 | 广东工业大学 | 一种固溶态的含Zn双相镁锂合金及其制备方法和应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0823058B2 (ja) | 1996-03-06 |
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