JPH07316712A - 引張り強度及びクリープ特性に優れたマグネシウム合金 - Google Patents
引張り強度及びクリープ特性に優れたマグネシウム合金Info
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- JPH07316712A JPH07316712A JP11531494A JP11531494A JPH07316712A JP H07316712 A JPH07316712 A JP H07316712A JP 11531494 A JP11531494 A JP 11531494A JP 11531494 A JP11531494 A JP 11531494A JP H07316712 A JPH07316712 A JP H07316712A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 レアアースを添加すること無く高温強度の大
きい安価な軽量合金を提供する。 【構成】 マグネシウムをベースに４〜１０重量％の銀
と０．１〜１．０重量％のカルシウムを添加したことを
特徴とし、銀で熱伝導率を高め、カルシウムでクリープ
強度を高めたマグネシウム合金。
きい安価な軽量合金を提供する。 【構成】 マグネシウムをベースに４〜１０重量％の銀
と０．１〜１．０重量％のカルシウムを添加したことを
特徴とし、銀で熱伝導率を高め、カルシウムでクリープ
強度を高めたマグネシウム合金。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマグネシウム合金の改良
技術に関する。
技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】マグネシウム合金は量産されている金属
の中で最も軽量であり、宇宙・航空産業をはじめ近年は
自動車産業への適用拡大が期待されている。しかし、既
存のマグネシウム合金には、高温強度、中でもクリープ
強度が低いという課題が有り、例えば特開昭５２−１０
１６１５号等でネオジウム（Ｎｄ）やイットリウム
（Ｙ）を添加する技術が提案されている。即ち、ネオジ
ウム（Ｎｄ）やイットリウム（Ｙ）等のレアアース族は
高温特性を向上させる元素であり、例えば２５０℃程度
までの高温特性を有するＷＥ５４合金（５．２５Ｙ−
３．５Ｎｄ−０．５Ｚｒ）は約１０重量％ものレアアー
ス族を含む。
の中で最も軽量であり、宇宙・航空産業をはじめ近年は
自動車産業への適用拡大が期待されている。しかし、既
存のマグネシウム合金には、高温強度、中でもクリープ
強度が低いという課題が有り、例えば特開昭５２−１０
１６１５号等でネオジウム（Ｎｄ）やイットリウム
（Ｙ）を添加する技術が提案されている。即ち、ネオジ
ウム（Ｎｄ）やイットリウム（Ｙ）等のレアアース族は
高温特性を向上させる元素であり、例えば２５０℃程度
までの高温特性を有するＷＥ５４合金（５．２５Ｙ−
３．５Ｎｄ−０．５Ｚｒ）は約１０重量％ものレアアー
ス族を含む。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、レアアース族
は文字どうり極めて貴重な高価な物質であり、他の廉価
な物質と代替することが望ましい。また、マグネシウム
合金はアルミニウム合金の置換物質として期待されてい
るが、熱伝導率が小さいために摩擦熱を発する摺動部材
や燃焼熱を受けるエンジン部材に使用する場合は部材の
温度が上昇するという問題がおこる。
は文字どうり極めて貴重な高価な物質であり、他の廉価
な物質と代替することが望ましい。また、マグネシウム
合金はアルミニウム合金の置換物質として期待されてい
るが、熱伝導率が小さいために摩擦熱を発する摺動部材
や燃焼熱を受けるエンジン部材に使用する場合は部材の
温度が上昇するという問題がおこる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは少
なくとも熱伝導率が純マグネシウムより大きく、レアア
ース族並みに高温特性の優れたマグネシウム合金を製造
するべく鋭意研究を続けた結果、レアアース族を使用し
なくとも優れたマグネシウム合金を製造することに成功
した。この研究の過程を要約すると、Ｙよりも遥かに
安価で且つ熱伝導率が遥かに大きな銀を代替すること、
少量添加で高温特性を向上させ且つ防燃効果の高いカ
ルシウムを添加することにある。
なくとも熱伝導率が純マグネシウムより大きく、レアア
ース族並みに高温特性の優れたマグネシウム合金を製造
するべく鋭意研究を続けた結果、レアアース族を使用し
なくとも優れたマグネシウム合金を製造することに成功
した。この研究の過程を要約すると、Ｙよりも遥かに
安価で且つ熱伝導率が遥かに大きな銀を代替すること、
少量添加で高温特性を向上させ且つ防燃効果の高いカ
ルシウムを添加することにある。
【０００５】具体的には、マグネシウムに下記に示す成
分割合の銀及びカルシウムを含めたことを特徴する。 ４．０≦銀≦１０重量％ ０．１≦カルシウム≦１．０重量％ 残部はマグネシウムと不可避不純物
分割合の銀及びカルシウムを含めたことを特徴する。 ４．０≦銀≦１０重量％ ０．１≦カルシウム≦１．０重量％ 残部はマグネシウムと不可避不純物
【０００６】
【作用】銀はマグネシウムに十分に固溶できる元素であ
り、この元素は他の添加元素に対して熱伝導率、電気伝
導度の低下が少ない。そして、主にマトリックスを強化
する作用をなし、ほぼ添加量に比例して直線的に引張り
強度を向上させる。ただし、４．０重量％以下では強度
向上効果が乏しく、また、７重量％以上で向上効果が弱
まり、１２重量％では強度が低下する。
り、この元素は他の添加元素に対して熱伝導率、電気伝
導度の低下が少ない。そして、主にマトリックスを強化
する作用をなし、ほぼ添加量に比例して直線的に引張り
強度を向上させる。ただし、４．０重量％以下では強度
向上効果が乏しく、また、７重量％以上で向上効果が弱
まり、１２重量％では強度が低下する。
【０００７】カルシウムはクリープ強度を飛躍的に向上
させる。銀の量に関わらず、クリープ強度はカルシウム
添加量にともなって増大する。カルシウムのマグネシウ
ムマトリックスへの固溶限が小さいので、カルシウムと
マグネシウム及び銀とカルシウム間の化合物が粒界に晶
出し、粒界を強化するためと考えられる。一方、カルシ
ウムを添加すると、同一銀添加量に対して引張り強度が
低下する。これは、銀とカルシウムとの間で化合物とを
つくり銀のマトリックスへの固溶を妨げるためと考えら
れる。特にカルシウムが１．２重量％になると非常に脆
くなり、強度は低下する。
させる。銀の量に関わらず、クリープ強度はカルシウム
添加量にともなって増大する。カルシウムのマグネシウ
ムマトリックスへの固溶限が小さいので、カルシウムと
マグネシウム及び銀とカルシウム間の化合物が粒界に晶
出し、粒界を強化するためと考えられる。一方、カルシ
ウムを添加すると、同一銀添加量に対して引張り強度が
低下する。これは、銀とカルシウムとの間で化合物とを
つくり銀のマトリックスへの固溶を妨げるためと考えら
れる。特にカルシウムが１．２重量％になると非常に脆
くなり、強度は低下する。
【０００８】つぎに銀とカルシウムの相互作用を考察す
る。銀の添加量が４．０重量％以上では、カルシウムの
添加量が０．５重量％程度でも大きなクリープ強度が得
られたが、これに対して銀の添加量が２重量％程度では
そうではなかった。これは、銀が２重量％では、カルシ
ウムとの化合物生成のために銀が使われてしまし、マト
リックスへの固溶が不十分となるためと考えられる。ク
リープ特性を向上させるためには、粒界強化のみでは限
りがあるので、マトリックス（粒内）強化の相乗効果が
必要と考える。従って、カルシウムと組合わせる場合
に、銀の下限値は４．０重量％となる。また銀は１０重
量％を越えると、引張り強度の場合と同様に、マトリッ
クス強化が飽和に近くなるためクリープ強度の向上は臨
めす、銀の上限値を１０重量％とする。
る。銀の添加量が４．０重量％以上では、カルシウムの
添加量が０．５重量％程度でも大きなクリープ強度が得
られたが、これに対して銀の添加量が２重量％程度では
そうではなかった。これは、銀が２重量％では、カルシ
ウムとの化合物生成のために銀が使われてしまし、マト
リックスへの固溶が不十分となるためと考えられる。ク
リープ特性を向上させるためには、粒界強化のみでは限
りがあるので、マトリックス（粒内）強化の相乗効果が
必要と考える。従って、カルシウムと組合わせる場合
に、銀の下限値は４．０重量％となる。また銀は１０重
量％を越えると、引張り強度の場合と同様に、マトリッ
クス強化が飽和に近くなるためクリープ強度の向上は臨
めす、銀の上限値を１０重量％とする。
【０００９】カルシウムは０．１重量％でも効果が認め
られるので下限値を０．１重量％、上限値を１．０重量
％とし、銀は下限値を４．０重量％、上限値を１０重量
％とした。
られるので下限値を０．１重量％、上限値を１．０重量
％とし、銀は下限値を４．０重量％、上限値を１０重量
％とした。
【００１０】
【実施例】以下、本実施例を示すが、本発明はこれに限
定されるものではない。 実施例１〜８及び比較例１〜７，１１〜１３，２１〜２
３；所定の成分に調整した原料を、アルゴン（Ａｒ）ガ
ス若しくはアルゴン（Ａｒ）＋六ふっ化硫黄（ＳＦ6）
混合ガスをパージさせながら大気圧で溶解する。７００
〜７５０℃に融液を一定時間保持した後、内径約８０ｍ
ｍの鉄製鋳型に注入する。得られたインゴットの等軸晶
部分から引張り試験片及びクリープ試験片を採取し、所
定の形状に加工する。
定されるものではない。 実施例１〜８及び比較例１〜７，１１〜１３，２１〜２
３；所定の成分に調整した原料を、アルゴン（Ａｒ）ガ
ス若しくはアルゴン（Ａｒ）＋六ふっ化硫黄（ＳＦ6）
混合ガスをパージさせながら大気圧で溶解する。７００
〜７５０℃に融液を一定時間保持した後、内径約８０ｍ
ｍの鉄製鋳型に注入する。得られたインゴットの等軸晶
部分から引張り試験片及びクリープ試験片を採取し、所
定の形状に加工する。
【００１１】引張り試験は、温度１５０℃、引張速度
０．５ｍｍ／分一定の条件で実施した。クリープ試験
は、温度１５０℃にて試験応力を先ず５０Ｍｐａとし、
１００時間経過までの最小クリープ速度を求め、この結
果を参考にして各試料毎に試験応力を設定し、この各応
力下での最小クリープ速度を求めた。
０．５ｍｍ／分一定の条件で実施した。クリープ試験
は、温度１５０℃にて試験応力を先ず５０Ｍｐａとし、
１００時間経過までの最小クリープ速度を求め、この結
果を参考にして各試料毎に試験応力を設定し、この各応
力下での最小クリープ速度を求めた。
【００１２】
【表１】
【００１３】表１はカルシウムを含めないマグネシウム
合金の例を、比較例１〜７で示したものである。先ず、
銀（Ａｇ）の量を０から１１．８２重量％へ徐々に増や
した場合に、引張り強度も増加するが、銀１０．０５重
量％の比較例６をピークに銀１１．８２重量％の比較例
７では引張り強度が減少する。従って、銀の量は１０重
量％を越えることは経済的でないことが分かる。なお、
クリープ強度は最小クリープ速度が１．０×１０-3％／
Ｈｒとなる応力である。（他の表も同様）
合金の例を、比較例１〜７で示したものである。先ず、
銀（Ａｇ）の量を０から１１．８２重量％へ徐々に増や
した場合に、引張り強度も増加するが、銀１０．０５重
量％の比較例６をピークに銀１１．８２重量％の比較例
７では引張り強度が減少する。従って、銀の量は１０重
量％を越えることは経済的でないことが分かる。なお、
クリープ強度は最小クリープ速度が１．０×１０-3％／
Ｈｒとなる応力である。（他の表も同様）
【００１４】
【表２】
【００１５】表２は銀及びカルシウムを含めたマグネシ
ウム合金の例を、実施例１〜８及び比較例１１〜１３に
おいて対比させたものである。１グループは、カルシウ
ムを約０．１重量％として銀の量を変化させた場合であ
り、銀の量が４重量％以下の比較例１１は、銀の量が
４．０１重量％以上の実施例１，２と比較するとクリー
プ強度は１／２以下である。
ウム合金の例を、実施例１〜８及び比較例１１〜１３に
おいて対比させたものである。１グループは、カルシウ
ムを約０．１重量％として銀の量を変化させた場合であ
り、銀の量が４重量％以下の比較例１１は、銀の量が
４．０１重量％以上の実施例１，２と比較するとクリー
プ強度は１／２以下である。
【００１６】２，３グループは、カルシウムを約０．
５，０．９９重量％として銀の量を変化させた場合であ
り、銀の量が４．０重量％以下の比較例１２，１３は、
銀の量が４．０１重量％以上の実施例３〜５，６〜８と
比較するとクリープ強度は１／２以下である。従って、
カルシウムが配合されても銀の量が４．０重量％以下で
はクリープ強度が小さくなり好ましくないことが分か
る。
５，０．９９重量％として銀の量を変化させた場合であ
り、銀の量が４．０重量％以下の比較例１２，１３は、
銀の量が４．０１重量％以上の実施例３〜５，６〜８と
比較するとクリープ強度は１／２以下である。従って、
カルシウムが配合されても銀の量が４．０重量％以下で
はクリープ強度が小さくなり好ましくないことが分か
る。
【００１７】
【表３】
【００１８】表３はカルシウムを過剰に配合した例を示
し、カルシウムを１．２１重量％配合した比較例２３は
引張り強度が１７７Ｍｐａであるのに対して、同等の銀
を含む実施例５は２２５Ｍｐａ、実施例８は２１０Ｍｐ
ａであるから、カルシウムを過剰に配合すると強度は低
下する。比較例２２を実施例１，３，６と比較しても同
様である。従って、銀とともに配合するカルシウムの量
は１．０重量％が限度である。
し、カルシウムを１．２１重量％配合した比較例２３は
引張り強度が１７７Ｍｐａであるのに対して、同等の銀
を含む実施例５は２２５Ｍｐａ、実施例８は２１０Ｍｐ
ａであるから、カルシウムを過剰に配合すると強度は低
下する。比較例２２を実施例１，３，６と比較しても同
様である。従って、銀とともに配合するカルシウムの量
は１．０重量％が限度である。
【００１９】図１はマグネシウム及び各種マグネシウム
合金の熱伝導率を比較したグラフであり、横軸はベース
のマグネシウムに添加した元素の量であり、縦軸は熱伝
導率（ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）である。この熱伝導
率は室温にてレーザーフラッシュ法により測定した。熱
伝導率が小さいと摩擦熱を発する摺動部材や燃焼熱を受
けるエンジン部材に使用する場合は部材の温度が上昇す
るという問題がおこる。この点、Ｍｇ−Ｙや熱伝導率の
小さ過ぎ、また、Ｍｇ−ＡｌやＭｇ−Ｎｄも熱伝導率は
小さい。これに対して、本発明品の属するＭｇ−Ｃａは
比較的大きな値であって好ましい。
合金の熱伝導率を比較したグラフであり、横軸はベース
のマグネシウムに添加した元素の量であり、縦軸は熱伝
導率（ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）である。この熱伝導
率は室温にてレーザーフラッシュ法により測定した。熱
伝導率が小さいと摩擦熱を発する摺動部材や燃焼熱を受
けるエンジン部材に使用する場合は部材の温度が上昇す
るという問題がおこる。この点、Ｍｇ−Ｙや熱伝導率の
小さ過ぎ、また、Ｍｇ−ＡｌやＭｇ−Ｎｄも熱伝導率は
小さい。これに対して、本発明品の属するＭｇ−Ｃａは
比較的大きな値であって好ましい。
【００２０】図２は本発明の実施例と各種マグネシウム
合金の熱伝導率比較グラフであり、横軸を熱伝導率（ｃ
ａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）とした場合、実施例１は０．
３２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃で、比較例２１〜２３よ
り遥かに大きな熱伝導性を有している。実施例８は実施
例１及び比較例２１よりは劣るが、０．２６ｃａｌ／ｃ
ｍ・ｓｅｃ・℃程度の熱伝導率を有している。
合金の熱伝導率比較グラフであり、横軸を熱伝導率（ｃ
ａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）とした場合、実施例１は０．
３２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃で、比較例２１〜２３よ
り遥かに大きな熱伝導性を有している。実施例８は実施
例１及び比較例２１よりは劣るが、０．２６ｃａｌ／ｃ
ｍ・ｓｅｃ・℃程度の熱伝導率を有している。
【００２１】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１は、マグネシウムをベースに４〜１０重
量％の銀と０．１〜１．０重量％のカルシウムを添加し
たことを特徴とし、銀で熱伝導率を高め、カルシウムで
クリープ強度を高めた結果、レアアースを使用すること
無く、引張り強度及びクリープ強度に優れたマグネシウ
ム合金を提供する。
する。請求項１は、マグネシウムをベースに４〜１０重
量％の銀と０．１〜１．０重量％のカルシウムを添加し
たことを特徴とし、銀で熱伝導率を高め、カルシウムで
クリープ強度を高めた結果、レアアースを使用すること
無く、引張り強度及びクリープ強度に優れたマグネシウ
ム合金を提供する。
【図１】マグネシウム及び各種マグネシウム合金の熱伝
導率を比較したグラフ
導率を比較したグラフ
【図２】本発明の実施例と各種マグネシウム合金の熱伝
導率比較グラフ
導率比較グラフ
Claims (1)
- 【請求項１】 マグネシウムに下記に示す成分割合の銀
及びカルシウムを含めたことを特徴とする引張り強度及
びクリープ特性に優れたマグネシウム合金。 ４．０≦銀≦１０重量％ ０．１≦カルシウム≦１．０重量％ 残部 マグネシウムと不可避不純物
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11531494A JPH07316712A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 引張り強度及びクリープ特性に優れたマグネシウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11531494A JPH07316712A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 引張り強度及びクリープ特性に優れたマグネシウム合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07316712A true JPH07316712A (ja) | 1995-12-05 |
Family
ID=14659554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11531494A Withdrawn JPH07316712A (ja) | 1994-05-27 | 1994-05-27 | 引張り強度及びクリープ特性に優れたマグネシウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07316712A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008266734A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Toyota Industries Corp | 鋳造用マグネシウム合金およびマグネシウム合金鋳物 |
| JP2021055168A (ja) * | 2019-10-01 | 2021-04-08 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | マグネシウム合金板 |
-
1994
- 1994-05-27 JP JP11531494A patent/JPH07316712A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008266734A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Toyota Industries Corp | 鋳造用マグネシウム合金およびマグネシウム合金鋳物 |
| WO2008133217A1 (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | 鋳造用マグネシウム合金およびマグネシウム合金鋳物 |
| JP2021055168A (ja) * | 2019-10-01 | 2021-04-08 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | マグネシウム合金板 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010731 |