JPH0649579A - ガドリニウム含有高強度マグネシウム合金 - Google Patents
ガドリニウム含有高強度マグネシウム合金Info
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- JPH0649579A JPH0649579A JP19584692A JP19584692A JPH0649579A JP H0649579 A JPH0649579 A JP H0649579A JP 19584692 A JP19584692 A JP 19584692A JP 19584692 A JP19584692 A JP 19584692A JP H0649579 A JPH0649579 A JP H0649579A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 ガドリニウム15〜25重量%を含有する
か、又は(イ)ガドリニウム4〜15重量%及び(ロ)
カルシウム、イットリウム及びランタノイド(ガドリニ
ウムを除く)からなる群から選ばれた少なくとも1種の
元素0.8〜5重量%を含有し、更に所望によりジルコ
ニウム及びマンガンからなる群から選ばれた少なくとも
1種の元素2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室温及び高温強度に優れたマ
グネシウム合金。 【効果】 本発明のマグネシウム合金は、従来実用され
ている汎用のMg−Al−Zn−Mn系合金や高温用の
各種のランタノイド含有マグネシウム合金よりも室温及
び高温強度に優れており、軽量且つ耐熱性が要求される
自動車エンジン部品に適した汎用の新しい耐熱性軽量マ
グネシウム合金である。
か、又は(イ)ガドリニウム4〜15重量%及び(ロ)
カルシウム、イットリウム及びランタノイド(ガドリニ
ウムを除く)からなる群から選ばれた少なくとも1種の
元素0.8〜5重量%を含有し、更に所望によりジルコ
ニウム及びマンガンからなる群から選ばれた少なくとも
1種の元素2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室温及び高温強度に優れたマ
グネシウム合金。 【効果】 本発明のマグネシウム合金は、従来実用され
ている汎用のMg−Al−Zn−Mn系合金や高温用の
各種のランタノイド含有マグネシウム合金よりも室温及
び高温強度に優れており、軽量且つ耐熱性が要求される
自動車エンジン部品に適した汎用の新しい耐熱性軽量マ
グネシウム合金である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は室温及び高温強度に優れ
たマグネシウム合金に関し、より詳しくは自動車エンジ
ンのピストン回りの部品などの軽量化において要請され
ている573K程度までの高温でも十分な強度を有する
マグネシウム合金に関する。
たマグネシウム合金に関し、より詳しくは自動車エンジ
ンのピストン回りの部品などの軽量化において要請され
ている573K程度までの高温でも十分な強度を有する
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】マグネシウム合金は現在実用化されている
金属材料の中で最も低密度であり、今後の自動車用軽量
材料として強く期待されている。現在、最も一般的に用
いられているマグネシウム合金はMg−Al−Zn−M
n系合金(例えば、AZ91合金=Mg−9Al−1Z
n−0.5Mn)であり、この合金の鋳造技術等の周辺
技術は完成段階にあり、自動車軽量化にあたって先ずこ
の合金が検討されている。また、最近、耐熱用マグネシ
ウム合金としてマグネシウムにランタノイド(Ln)を
添加したMg−Y−Ln系合金(例えば、WE54=M
g−5Y−4Nd)等が開発され、自動車用エンジン部
品として検討され始めている。
金属材料の中で最も低密度であり、今後の自動車用軽量
材料として強く期待されている。現在、最も一般的に用
いられているマグネシウム合金はMg−Al−Zn−M
n系合金(例えば、AZ91合金=Mg−9Al−1Z
n−0.5Mn)であり、この合金の鋳造技術等の周辺
技術は完成段階にあり、自動車軽量化にあたって先ずこ
の合金が検討されている。また、最近、耐熱用マグネシ
ウム合金としてマグネシウムにランタノイド(Ln)を
添加したMg−Y−Ln系合金(例えば、WE54=M
g−5Y−4Nd)等が開発され、自動車用エンジン部
品として検討され始めている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
Mg−Al−Zn−Mn系合金は393K以上で強度が
低下し、自動車エンジン部品の中でも耐熱性が要求され
る用途には適さない。また、上記の耐熱性Mg−Y−L
n系合金等のLn含有合金においては、Lnは重元素で
あるため溶湯中でLnが下部に偏る傾向があり、また鋳
造組織の微細化のために必須成分として用いられている
Zrは添加歩留りが不安定であり、コスト高になるとい
う問題がある。更に、このようなMg−Y−Nd−Zr
系合金では、高価なYを4重量%以上、Ndを3重量%
以上含有するためコスト的に自動車などの量産用には使
いにくく、更に573Kで若干の強度不足である。
Mg−Al−Zn−Mn系合金は393K以上で強度が
低下し、自動車エンジン部品の中でも耐熱性が要求され
る用途には適さない。また、上記の耐熱性Mg−Y−L
n系合金等のLn含有合金においては、Lnは重元素で
あるため溶湯中でLnが下部に偏る傾向があり、また鋳
造組織の微細化のために必須成分として用いられている
Zrは添加歩留りが不安定であり、コスト高になるとい
う問題がある。更に、このようなMg−Y−Nd−Zr
系合金では、高価なYを4重量%以上、Ndを3重量%
以上含有するためコスト的に自動車などの量産用には使
いにくく、更に573Kで若干の強度不足である。
【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、耐熱
性と室温強度の両方が要求される自動車エンジン部品用
材料に適した新規な耐熱性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、耐熱
性と室温強度の両方が要求される自動車エンジン部品用
材料に適した新規な耐熱性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、マグネシウム
に適量のガドリニウムを添加することにより、室温及び
高温強度が向上することを見出し、また、カルシウム、
イットリウム及びランタノイド(ガドリニウムを除く)
からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を併用す
ることによりガドリニウムの添加量を減少させても同等
の効果が得られることを見出し、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、マグネシウム
に適量のガドリニウムを添加することにより、室温及び
高温強度が向上することを見出し、また、カルシウム、
イットリウム及びランタノイド(ガドリニウムを除く)
からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素を併用す
ることによりガドリニウムの添加量を減少させても同等
の効果が得られることを見出し、本発明に到達した。
【0007】即ち、本発明の室温及び高温強度に優れた
マグネシウム合金は、ガドリニウム15〜25重量%を
含有するか、又は(イ)ガドリニウム4〜15重量%及
び(ロ)カルシウム、イットリウム及びランタノイド
(ガドリニウムを除く)からなる群から選ばれた少なく
とも1種の元素0.8〜5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。
マグネシウム合金は、ガドリニウム15〜25重量%を
含有するか、又は(イ)ガドリニウム4〜15重量%及
び(ロ)カルシウム、イットリウム及びランタノイド
(ガドリニウムを除く)からなる群から選ばれた少なく
とも1種の元素0.8〜5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】本発明の室温及び高温強度に優れたマグネ
シウム合金は、所望により、更に、ジルコニウム及びマ
ンガンからなる群から選ばれた少なくとも1種の元素2
重量%以下を含有することができる。
シウム合金は、所望により、更に、ジルコニウム及びマ
ンガンからなる群から選ばれた少なくとも1種の元素2
重量%以下を含有することができる。
【0009】本発明の室温及び高温強度に優れたマグネ
シウム合金は鋳造及びダイカスト部品の製造に用いるこ
とができる。
シウム合金は鋳造及びダイカスト部品の製造に用いるこ
とができる。
【0010】本発明のマグネシウム合金においてガドリ
ニウムは室温及び高温強度、特に高温強度の向上に有効
な元素であり、その添加量の増加につれて強度が増大
し、15重量%以上のガドリニウムの添加で573K程
度までの高温でも十分な強度を有するようになる。しか
し、25重量%を越えて添加しても、添加量の増加に対
応した強度の増大は得られなくなり、コスト高となり、
従って技術的にあまり意味がない。本発明のマグネシウ
ム合金において合金成分としてガドリニウムのみを用い
る場合にはその添加量は15〜25重量%、好ましくは
16〜24重量%である。
ニウムは室温及び高温強度、特に高温強度の向上に有効
な元素であり、その添加量の増加につれて強度が増大
し、15重量%以上のガドリニウムの添加で573K程
度までの高温でも十分な強度を有するようになる。しか
し、25重量%を越えて添加しても、添加量の増加に対
応した強度の増大は得られなくなり、コスト高となり、
従って技術的にあまり意味がない。本発明のマグネシウ
ム合金において合金成分としてガドリニウムのみを用い
る場合にはその添加量は15〜25重量%、好ましくは
16〜24重量%である。
【0011】本発明のマグネシウム合金においては、カ
ルシウム、イットリウム及びランタノイド(ガドリニウ
ムを除く)(例えば、ネオジム、ランタン、セリウム、
ミッシュメタル)からなる群から選ばれた少なくとも1
種の元素を0.8〜5重量%添加することによりガドリ
ニウムの添加量を4〜15重量%に減少させても、ガド
リニウムを15〜25重量%添加した場合と同じ効果を
得ることができ、コストを下げることができる。このよ
うな効果は添加量が0.8重量%以上の時に有意義にな
る。しかし添加量が5重量%を越えると合金が脆化し始
めるので好ましくない。このような態様のマグネシウム
合金においてはガドリニウムの添加量は4〜15重量
%、好ましくは5〜14重量%であり、カルシウム、イ
ットリウム及びランタノイド(ガドリニウムを除く)か
らなる群から選ばれた少なくとも1種の元素の添加量は
0.8〜5重量%、好ましくは1〜4重量%である。
ルシウム、イットリウム及びランタノイド(ガドリニウ
ムを除く)(例えば、ネオジム、ランタン、セリウム、
ミッシュメタル)からなる群から選ばれた少なくとも1
種の元素を0.8〜5重量%添加することによりガドリ
ニウムの添加量を4〜15重量%に減少させても、ガド
リニウムを15〜25重量%添加した場合と同じ効果を
得ることができ、コストを下げることができる。このよ
うな効果は添加量が0.8重量%以上の時に有意義にな
る。しかし添加量が5重量%を越えると合金が脆化し始
めるので好ましくない。このような態様のマグネシウム
合金においてはガドリニウムの添加量は4〜15重量
%、好ましくは5〜14重量%であり、カルシウム、イ
ットリウム及びランタノイド(ガドリニウムを除く)か
らなる群から選ばれた少なくとも1種の元素の添加量は
0.8〜5重量%、好ましくは1〜4重量%である。
【0012】マグネシウム合金に一般に2重量%以下の
量で添加されているジルコニウム及び/又はマンガンも
本発明のマグネシウム合金に有効に用いることができ、
それらは組織の微細化に有効であり、強度を向上させる
効果がある。
量で添加されているジルコニウム及び/又はマンガンも
本発明のマグネシウム合金に有効に用いることができ、
それらは組織の微細化に有効であり、強度を向上させる
効果がある。
【0013】
実施例1〜21及び比較例1〜4 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装入し、溶解させた。尚、ランタ
ノイド(ガドリニウムを除く)としてミッシュメタルを
用い、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×30
0mm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JIS4号試験片を作成し
た。なお、熱処理はいずれも500K、10時間であ
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、測定温度300K及び573K、引張
強度の測定単位=MPa。 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装入し、溶解させた。尚、ランタ
ノイド(ガドリニウムを除く)としてミッシュメタルを
用い、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×30
0mm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JIS4号試験片を作成し
た。なお、熱処理はいずれも500K、10時間であ
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、測定温度300K及び573K、引張
強度の測定単位=MPa。 測定結果は表1に示す通りであった。
【0014】
【表1】 合 金 組 成 300K 573K 例番号 Gd Ca Y Mm Mg その他 引張強度 引張強度 実施例1 16 − − − 残 − 340 230 実施例2 24 − − − 残 − 360 240 実施例3 20 − − − 残 Zr:1 350 235 実施例4 20 − − − 残 Mn:1 350 234 実施例5 6 1 − − 残 − 330 210 実施例6 6 4 − − 残 − 340 230 実施例7 6 − 1 − 残 − 330 220 実施例8 6 − 4 − 残 − 340 235 実施例9 6 − − 1 残 − 330 215 実施例10 6 − − 4 残 − 340 225 実施例11 14 1 − − 残 − 350 235 実施例12 14 4 − − 残 − 360 240 実施例13 14 − 1 − 残 − 350 240 実施例14 14 − 4 − 残 − 360 245 実施例15 14 − − 1 残 − 350 230 実施例16 14 − − 4 残 − 360 235 実施例17 10 2 2 − 残 − 350 230 実施例18 10 2 − 2 残 − 350 225 実施例19 10 − 2 2 残 − 350 235 実施例20 10 2 − − 残 Zr:1 335 235 実施例21 10 2 − − 残 Mn:1 335 235 比較例1 10 − − − 残 − 310 110 比較例2 2 2 − − 残 − 230 80 比較例3 − − − − 残 − 275 90 (AZ91=Mg−9Al−1Zn−0.6Mn) 比較例4 − − − − 残 − 255 176 (WE54=Mg−5Y−4Nd−0.4Zr)
【0015】上記の実施例1〜21及び比較例1〜4か
ら明らかなように、マグネシウムに15重量%以上のガ
ドリニウムを添加することにより室温強度及び高温強度
の両方、特に高温強度について著しい向上が見られ、ま
た(イ)ガドリニウム4〜15重量%及び(ロ)カルシ
ウム、イットリウム及びランタノイド(ガドリニウムを
除く)からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素
0.8〜5重量%を添加することにより室温強度及び高
温強度の両方について、ガドリニウムを15〜25重量
%添加した場合と同等の向上が見られる。この理由につ
いてはいまだ明確には解明されていないが、ガドリニウ
ム、カルシウム、イットリウム及びランタノイド(ガド
リニウムを除く)は全て室温強度及び高温強度を向上さ
せる添加元素であるが、そのメカニズム、特に晶出及び
析出する金属間化合物の種類が異なるため添加効果が畳
重し、相乗効果を達成し、また必要な元素添加量そのも
のを相互に抑制しあう効果を達成することによるものと
推測される。また、ジルコニウム及びマンガンは同等に
作用し、組織の微細化に有効であり、強度を向上させる
効果がある。
ら明らかなように、マグネシウムに15重量%以上のガ
ドリニウムを添加することにより室温強度及び高温強度
の両方、特に高温強度について著しい向上が見られ、ま
た(イ)ガドリニウム4〜15重量%及び(ロ)カルシ
ウム、イットリウム及びランタノイド(ガドリニウムを
除く)からなる群から選ばれた少なくとも1種の元素
0.8〜5重量%を添加することにより室温強度及び高
温強度の両方について、ガドリニウムを15〜25重量
%添加した場合と同等の向上が見られる。この理由につ
いてはいまだ明確には解明されていないが、ガドリニウ
ム、カルシウム、イットリウム及びランタノイド(ガド
リニウムを除く)は全て室温強度及び高温強度を向上さ
せる添加元素であるが、そのメカニズム、特に晶出及び
析出する金属間化合物の種類が異なるため添加効果が畳
重し、相乗効果を達成し、また必要な元素添加量そのも
のを相互に抑制しあう効果を達成することによるものと
推測される。また、ジルコニウム及びマンガンは同等に
作用し、組織の微細化に有効であり、強度を向上させる
効果がある。
【0016】
【発明の効果】本発明のマグネシウム合金は、従来実用
されている汎用のMg−Al−Zn−Mn系合金や高温
用の各種のランタノイド含有マグネシウム合金よりも室
温及び高温強度に優れており、軽量且つ耐熱性が要求さ
れる自動車エンジン部品に適した汎用の新しい耐熱性軽
量マグネシウム合金である。
されている汎用のMg−Al−Zn−Mn系合金や高温
用の各種のランタノイド含有マグネシウム合金よりも室
温及び高温強度に優れており、軽量且つ耐熱性が要求さ
れる自動車エンジン部品に適した汎用の新しい耐熱性軽
量マグネシウム合金である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 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 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 エバハード イー シュミット ドイツ連邦共和国 D−8755 アルゼナウ アイウンターフランクフルト イグラウ ワー ストラッセ 2E (72)発明者 小島 陽 新潟県長岡市上富岡町1603−1 長岡技術 科学大学内 (72)発明者 鎌土 重晴 新潟県長岡市上富岡町1603−1 長岡技術 科学大学内
Claims (3)
- 【請求項1】 ガドリニウム15〜25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
を特徴とする室温及び高温強度に優れたマグネシウム合
金。 - 【請求項2】 (イ)ガドリニウム4〜15重量%及び
(ロ)カルシウム、イットリウム及びランタノイド(ガ
ドリニウムを除く)からなる群から選ばれた少なくとも
1種の元素0.8〜5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室温及
び高温強度に優れたマグネシウム合金。 - 【請求項3】 ジルコニウム及びマンガンからなる群か
ら選ばれた少なくとも1種の元素2重量%以下を更に含
有することを特徴とする請求項1又は2記載の室温及び
高温強度に優れたマグネシウム合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4195846A JPH07122114B2 (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | ガドリニウム含有高強度マグネシウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4195846A JPH07122114B2 (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | ガドリニウム含有高強度マグネシウム合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0649579A true JPH0649579A (ja) | 1994-02-22 |
JPH07122114B2 JPH07122114B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=16347987
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4195846A Expired - Fee Related JPH07122114B2 (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | ガドリニウム含有高強度マグネシウム合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07122114B2 (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003074745A1 (fr) * | 2002-03-01 | 2003-09-12 | Kazuo Ogasa | Element d'alliage de metal dur et procede de fabrication de celui-ci |
US7153374B2 (en) | 2001-08-13 | 2006-12-26 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Magnesium alloy |
WO2007108467A1 (ja) * | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | マグネシウム合金材およびその製造方法 |
CN100387743C (zh) * | 2005-04-21 | 2008-05-14 | 上海交通大学 | 高强度耐热镁合金的制备方法 |
JP2010503767A (ja) * | 2006-09-13 | 2010-02-04 | マグネシウム エレクトロン リミテッド | ガドリニウム含有マグネシウム合金 |
JP2016079446A (ja) * | 2014-10-15 | 2016-05-16 | 株式会社Ihi | マグネシウム合金鋳造品及びその製造方法 |
CN108456815A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-08-28 | 大连理工大学 | 一种源自溶质均匀模型的高强高塑性Mg-Gd-Y-Zr铸造合金及其制备方法 |
CN113699422A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-11-26 | 南京工程学院 | 具有拉压对称性的高性能镁合金及其制备方法 |
-
1992
- 1992-07-01 JP JP4195846A patent/JPH07122114B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US8394211B2 (en) | 2006-03-20 | 2013-03-12 | Kobe Steel, Ltd. | Magnesium alloy material and method for manufacturing same |
JP2010503767A (ja) * | 2006-09-13 | 2010-02-04 | マグネシウム エレクトロン リミテッド | ガドリニウム含有マグネシウム合金 |
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CN113699422A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-11-26 | 南京工程学院 | 具有拉压对称性的高性能镁合金及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07122114B2 (ja) | 1995-12-25 |
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