JPH08134614A - 超塑性マグネシウム合金材の製造法 - Google Patents
超塑性マグネシウム合金材の製造法Info
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- JPH08134614A JPH08134614A JP27952094A JP27952094A JPH08134614A JP H08134614 A JPH08134614 A JP H08134614A JP 27952094 A JP27952094 A JP 27952094A JP 27952094 A JP27952094 A JP 27952094A JP H08134614 A JPH08134614 A JP H08134614A
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- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 ケイ素を１〜１８重量％、アルミニウム、亜
鉛及び銀の少なくとも１種を１２重量％以下含有し、所
望により更に１重量％以下のカルシウム及び 重量％以
下の希土類金属元素の少なくとも１種を含有し、残部が
マグネシウムである合金の鋳塊又は該合金の溶湯を急冷
凝固させて得た、微細な初晶Ｍｇ2Ｓｉを有する合金の
鋳塊を熱間押出し加工する、超塑性マグネシウム合金材
の製造法。 【効果】 本発明の製造法で得られる超塑性マグネシウ
ム合金材は、熱間での加工特性に優れており、しかも室
温、４７３Ｋ付近の高温等においても引張強度及び伸び
特性に優れており、従って、自動車エンジン部品などに
活用することができる。
鉛及び銀の少なくとも１種を１２重量％以下含有し、所
望により更に１重量％以下のカルシウム及び 重量％以
下の希土類金属元素の少なくとも１種を含有し、残部が
マグネシウムである合金の鋳塊又は該合金の溶湯を急冷
凝固させて得た、微細な初晶Ｍｇ2Ｓｉを有する合金の
鋳塊を熱間押出し加工する、超塑性マグネシウム合金材
の製造法。 【効果】 本発明の製造法で得られる超塑性マグネシウ
ム合金材は、熱間での加工特性に優れており、しかも室
温、４７３Ｋ付近の高温等においても引張強度及び伸び
特性に優れており、従って、自動車エンジン部品などに
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、且つ室温及び必
要に応じて高温での強度を向上させた加工用超塑性マグ
ネシウム合金材の製造法に関する。
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、且つ室温及び必
要に応じて高温での強度を向上させた加工用超塑性マグ
ネシウム合金材の製造法に関する。
【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はＭｇ−Ｌｉ
合金は超塑性特性を有することで知られている（特開平
６−４９５７６号公報）。一方、低コストで高温強度に
優れたＭｇ−高Ｓｉ系合金が開発されている（ＤＥ４１
２５０１４Ａ）。
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はＭｇ−Ｌｉ
合金は超塑性特性を有することで知られている（特開平
６−４９５７６号公報）。一方、低コストで高温強度に
優れたＭｇ−高Ｓｉ系合金が開発されている（ＤＥ４１
２５０１４Ａ）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｍｇ−
Ｌｉ合金は一般に高コストであり，また溶解の困難さや
経時変化による強度の低下などの欠点が指摘されてい
る。また、ＤＥ４１２５０１４Ａに開示されているＭｇ
−高Ｓｉ系合金については熱間加工時の割れなど塑性変
形能の不足が指摘されている。
Ｌｉ合金は一般に高コストであり，また溶解の困難さや
経時変化による強度の低下などの欠点が指摘されてい
る。また、ＤＥ４１２５０１４Ａに開示されているＭｇ
−高Ｓｉ系合金については熱間加工時の割れなど塑性変
形能の不足が指摘されている。
【０００４】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、ＤＥ
４１２５０１４Ａに開示されているＭｇ−高Ｓｉ系合金
の低コスト性及び優れた強度特性を維持しつつ、特定の
加工条件で超塑性を発現させることにより熱間での加工
を可能にしようとするものである。
題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ＤＥ
４１２５０１４Ａに開示されているＭｇ−高Ｓｉ系合金
の低コスト性及び優れた強度特性を維持しつつ、特定の
加工条件で超塑性を発現させることにより熱間での加工
を可能にしようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】ＤＥ４１２５０１４Ａに
開示されているＭｇ−高Ｓｉ系合金の塑性加工性能の不
足は、鋳造材においては初晶Ｍｇ2Ｓｉが粗大になるた
めである。従って、ＤＥ４１２５０１４Ａに開示されて
いるＭｇ−高Ｓｉ系合金の初晶Ｍｇ2Ｓｉ及び鋳造組織
を微細にするために種々研究検討の結果、熱間押出し加
工することにより初晶Ｍｇ2Ｓｉ及び鋳造組織が微細に
なり、超塑性が発現することを見出し、本発明を完成し
た。
開示されているＭｇ−高Ｓｉ系合金の塑性加工性能の不
足は、鋳造材においては初晶Ｍｇ2Ｓｉが粗大になるた
めである。従って、ＤＥ４１２５０１４Ａに開示されて
いるＭｇ−高Ｓｉ系合金の初晶Ｍｇ2Ｓｉ及び鋳造組織
を微細にするために種々研究検討の結果、熱間押出し加
工することにより初晶Ｍｇ2Ｓｉ及び鋳造組織が微細に
なり、超塑性が発現することを見出し、本発明を完成し
た。
【０００６】また、原料となる鋳塊中のＭｇ−Ｓｉ相の
粒径が最終部材中の粒径に相関するので、Ｍｇ−高Ｓｉ
系合金の溶湯を急冷凝固させて、例えば金型、アトマイ
ズ、水中滴下、メルトスピンなどの技術を利用して、微
細な初晶Ｍｇ2Ｓｉを有するＭｇ−高Ｓｉ系合金鋳塊を
得、これを用いることが好ましい。更に、ＤＥ４１２５
０１４Ａに開示されているＭｇ−高Ｓｉ系合金に更に極
少量のカルシウム及び希土類金属元素からなるシリサイ
ド生成元素の少なくとも１種を含有させることにより初
晶Ｍｇ2Ｓｉを予め微細にしておくことが好ましいこと
も見出した。
粒径が最終部材中の粒径に相関するので、Ｍｇ−高Ｓｉ
系合金の溶湯を急冷凝固させて、例えば金型、アトマイ
ズ、水中滴下、メルトスピンなどの技術を利用して、微
細な初晶Ｍｇ2Ｓｉを有するＭｇ−高Ｓｉ系合金鋳塊を
得、これを用いることが好ましい。更に、ＤＥ４１２５
０１４Ａに開示されているＭｇ−高Ｓｉ系合金に更に極
少量のカルシウム及び希土類金属元素からなるシリサイ
ド生成元素の少なくとも１種を含有させることにより初
晶Ｍｇ2Ｓｉを予め微細にしておくことが好ましいこと
も見出した。
【０００７】即ち、本発明の超塑性マグネシウム合金材
の製造法は、ケイ素を１〜１８重量％、アルミニウム、
亜鉛及び銀の少なくとも１種を１２重量％以下含有し、
残部がマグネシウムである合金の鋳塊又は該合金の溶湯
を急冷凝固させて得た、微細な初晶Ｍｇ2Ｓｉを有する
合金の鋳塊を熱間押出し加工することを特徴とする。ま
た、本発明の超塑性マグネシウム合金材の製造法は、ケ
イ素を１〜１８重量％、アルミニウム、亜鉛及び銀の少
なくとも１種を１２重量％以下含有し、更に１重量％以
下のカルシウム及び１重量％以下の希土類金属元素の少
なくとも１種を含有し、残部がマグネシウムである合金
の鋳塊又は該合金の溶湯を急冷凝固させて得た、微細な
初晶Ｍｇ2Ｓｉを有する合金の鋳塊を熱間押出し加工す
ることを特徴とする。
の製造法は、ケイ素を１〜１８重量％、アルミニウム、
亜鉛及び銀の少なくとも１種を１２重量％以下含有し、
残部がマグネシウムである合金の鋳塊又は該合金の溶湯
を急冷凝固させて得た、微細な初晶Ｍｇ2Ｓｉを有する
合金の鋳塊を熱間押出し加工することを特徴とする。ま
た、本発明の超塑性マグネシウム合金材の製造法は、ケ
イ素を１〜１８重量％、アルミニウム、亜鉛及び銀の少
なくとも１種を１２重量％以下含有し、更に１重量％以
下のカルシウム及び１重量％以下の希土類金属元素の少
なくとも１種を含有し、残部がマグネシウムである合金
の鋳塊又は該合金の溶湯を急冷凝固させて得た、微細な
初晶Ｍｇ2Ｓｉを有する合金の鋳塊を熱間押出し加工す
ることを特徴とする。
【０００８】更に、本発明の超塑性マグネシウム合金材
の製造法は、上記の各合金組成に更に下記の（ａ）及び
（ｂ）からなる群から選ばれた少なくとも一群の金属元
素を追加添加した合金を用いることを特徴とする： （ａ）単独又は合計で１重量％以下のジルコニウム及び
チタンの少なくとも１種、及び （ｂ）単独又は合計で１重量％以下のマンガン、銅、コ
バルト、ニッケル及びクロムの少なくとも１種。
の製造法は、上記の各合金組成に更に下記の（ａ）及び
（ｂ）からなる群から選ばれた少なくとも一群の金属元
素を追加添加した合金を用いることを特徴とする： （ａ）単独又は合計で１重量％以下のジルコニウム及び
チタンの少なくとも１種、及び （ｂ）単独又は合計で１重量％以下のマンガン、銅、コ
バルト、ニッケル及びクロムの少なくとも１種。
【０００９】本発明で用いる合金組成はＤＥ４１２５０
１４Ａに開示されたもの、並びに更にシリサイド生成元
素を追加含有するものである。本発明においてシリサイ
ド生成元素であるカルシウム及び基土類金属元素の添加
量をそれぞれ１重量％以下に限定している理由は、その
上限を超えると粒界にカルシウムシリサイド、基土類金
属元素シリサイドが優先的に晶出して粒界が脆化する傾
向があるためである。
１４Ａに開示されたもの、並びに更にシリサイド生成元
素を追加含有するものである。本発明においてシリサイ
ド生成元素であるカルシウム及び基土類金属元素の添加
量をそれぞれ１重量％以下に限定している理由は、その
上限を超えると粒界にカルシウムシリサイド、基土類金
属元素シリサイドが優先的に晶出して粒界が脆化する傾
向があるためである。
【００１０】本発明において熱間押出し加工する際の温
度条件は、熱間押出し加工が可能な範囲内であれば特に
制限はないが、好ましくは５００〜８００Ｋである。ま
た、押出し比は１：２以上、一般的には１：５〜１：１
００である。
度条件は、熱間押出し加工が可能な範囲内であれば特に
制限はないが、好ましくは５００〜８００Ｋである。ま
た、押出し比は１：２以上、一般的には１：５〜１：１
００である。
【００１１】
実施例１〜６、比較例１ アルゴン雰囲気下の真空溶解炉に、表１に示す組成（残
部はマグネシウムである）の合金となるように原材料を
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。その溶湯を内径５
０mm、長さ３００mmの水冷金型中に鋳込んで鋳塊を作成
した。このようにして得た鋳塊を５７３Ｋ、押出し比
１：５０で熱間押出し加工した。熱間押出し加工前の鋳
塊（比較例１）及び熱間押出し加工後の加工片（実施例
１〜６）から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、 室温及び４７３Ｋで、歪み速度＝４×１０-4／ｓでの引
張強度 （測定単位＝ＭＰａ）及び伸び（測定単位＝％） 超塑性特性試験：温度７７３Ｋ、標点間距離１０mm、 歪み速度＝１０-2／ｓでの超塑性伸び（測定単位＝％） 測定結果は表１に示す通りであった。
部はマグネシウムである）の合金となるように原材料を
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。その溶湯を内径５
０mm、長さ３００mmの水冷金型中に鋳込んで鋳塊を作成
した。このようにして得た鋳塊を５７３Ｋ、押出し比
１：５０で熱間押出し加工した。熱間押出し加工前の鋳
塊（比較例１）及び熱間押出し加工後の加工片（実施例
１〜６）から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、 室温及び４７３Ｋで、歪み速度＝４×１０-4／ｓでの引
張強度 （測定単位＝ＭＰａ）及び伸び（測定単位＝％） 超塑性特性試験：温度７７３Ｋ、標点間距離１０mm、 歪み速度＝１０-2／ｓでの超塑性伸び（測定単位＝％） 測定結果は表１に示す通りであった。
【００１２】
【表１】
【００１３】実施例１及び比較例１のデータから明らか
なように、熱間押出し加工の施されていない鋳造したま
まの鋳塊試験片は超塑性を持たず、また高温での伸びも
小さい。また、実施例１〜６のデータから明らかなよう
に、熱間押出し加工により室温及び高温での引張強度が
向上すると同時に伸びも向上し、更に７７３Ｋで２２０
％以上の超塑性伸びが、１０-2／ｓの高歪み速度で達成
される。
なように、熱間押出し加工の施されていない鋳造したま
まの鋳塊試験片は超塑性を持たず、また高温での伸びも
小さい。また、実施例１〜６のデータから明らかなよう
に、熱間押出し加工により室温及び高温での引張強度が
向上すると同時に伸びも向上し、更に７７３Ｋで２２０
％以上の超塑性伸びが、１０-2／ｓの高歪み速度で達成
される。
【００１４】
【発明の効果】本発明の製造法で得られる超塑性マグネ
シウム合金材は、熱間での加工特性に優れており、しか
も室温、４７３Ｋ付近の高温等においても引張強度及び
伸び特性に優れている。従って、本発明の製造法で得ら
れる超塑性マグネシウム合金材は、自動車エンジン部品
などに活用することができる。
シウム合金材は、熱間での加工特性に優れており、しか
も室温、４７３Ｋ付近の高温等においても引張強度及び
伸び特性に優れている。従って、本発明の製造法で得ら
れる超塑性マグネシウム合金材は、自動車エンジン部品
など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 星谷 光治 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
Claims (3)
- 【請求項１】 ケイ素を１〜１８重量％、アルミニウ
ム、亜鉛及び銀の少なくとも１種を１２重量％以下含有
し、残部がマグネシウムである合金の鋳塊又は該合金の
溶湯を急冷凝固させて得た、微細な初晶Ｍｇ2Ｓｉを有
する合金の鋳塊を熱間押出し加工することを特徴とする
超塑性マグネシウム合金材の製造法。 - 【請求項２】 ケイ素を１〜１８重量％、アルミニウ
ム、亜鉛及び銀の少なくとも１種を１２重量％以下含有
し、更に１重量％以下のカルシウム及び１重量％以下の
希土類金属元素の少なくとも１種を含有し、残部がマグ
ネシウムである合金の鋳塊又は該合金の溶湯を急冷凝固
させて得た、微細な初晶Ｍｇ2Ｓｉを有する合金の鋳塊
を熱間押出し加工することを特徴とする超塑性マグネシ
ウム合金材の製造法。 - 【請求項３】 下記の（ａ）及び（ｂ）からなる群から
選ばれた少なくとも一群の金属元素を追加含有する合金
を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の超塑性
マグネシウム合金材の製造法： （ａ）単独又は合計で１重量％以下のジルコニウム及び
チタンの少なくとも１種、及び （ｂ）単独又は合計で１重量％以下のマンガン、銅、コ
バルト、ニッケル及びクロムの少なくとも１種。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27952094A JP3719525B2 (ja) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | 超塑性マグネシウム合金材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27952094A JP3719525B2 (ja) | 1994-11-14 | 1994-11-14 | 超塑性マグネシウム合金材の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08134614A true JPH08134614A (ja) | 1996-05-28 |
| JP3719525B2 JP3719525B2 (ja) | 2005-11-24 |
Family
ID=17612176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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