JPH0841576A - 高強度マグネシウム合金及びマグネシウム合金鋳物の熱処理方法 - Google Patents
高強度マグネシウム合金及びマグネシウム合金鋳物の熱処理方法Info
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- JPH0841576A JPH0841576A JP17717094A JP17717094A JPH0841576A JP H0841576 A JPH0841576 A JP H0841576A JP 17717094 A JP17717094 A JP 17717094A JP 17717094 A JP17717094 A JP 17717094A JP H0841576 A JPH0841576 A JP H0841576A
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- creep
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アルミニウム、希土類元素、カルシウム及び
マンガンを適量組合わせることにより、クリープ特性に
優れたマグネシウム合金を創造する。 【構成】 アルミニウムが１．０〜４．０重量％、希土
類元素が１．０〜８．０重量％、カルシウムが０．３〜
１．３重量％、マンガンが０．１〜２．０重量％で、残
部がマグネシウム及び不可避不純物からなる引張り強度
並びにクリープ特性に優れた高強度マグネシウム合金。
マンガンを適量組合わせることにより、クリープ特性に
優れたマグネシウム合金を創造する。 【構成】 アルミニウムが１．０〜４．０重量％、希土
類元素が１．０〜８．０重量％、カルシウムが０．３〜
１．３重量％、マンガンが０．１〜２．０重量％で、残
部がマグネシウム及び不可避不純物からなる引張り強度
並びにクリープ特性に優れた高強度マグネシウム合金。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマグネシウム合金の引張
り強度及びクリープ特性を高める技術並びに同マグネシ
ウム合金鋳物の熱処理方法に関する。
り強度及びクリープ特性を高める技術並びに同マグネシ
ウム合金鋳物の熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、車両等の軽量化材料としてマグネ
シウム合金が注目されている。（例えば特開平６−２５
７９０号公報の「高強度マグネシウム合金」） この高強度マグネシウム合金は、アルミニウム２〜１０
重量％及びカルシウム１．４〜１０重量％に、２重量％
以下の亜鉛及びケイ素、及び４重量％以下の希土類から
なる群から選ばれた少なくとも１種の元素を含めたマグ
ネシウム合金であり、室温及び高温の引張り強度に優れ
ていると言うものである。
シウム合金が注目されている。（例えば特開平６−２５
７９０号公報の「高強度マグネシウム合金」） この高強度マグネシウム合金は、アルミニウム２〜１０
重量％及びカルシウム１．４〜１０重量％に、２重量％
以下の亜鉛及びケイ素、及び４重量％以下の希土類から
なる群から選ばれた少なくとも１種の元素を含めたマグ
ネシウム合金であり、室温及び高温の引張り強度に優れ
ていると言うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記高強度マグネシウ
ム合金は、室温及び高温の引張り強度に優れているもの
のクリープ特性は低いことが分かった。クリープは、比
較的小さな応力を作用させたにも拘らず、時間とともに
ひずみが増加する現象をいい、長期間安定した特性を要
求される自動車構造部材に、クリープ特性の低い材料を
使用することは好ましくない。仮にそのような材料を使
用する場合には、作用応力を極く小さな値に留める必要
があり、作用応力を小さくするには部材の断面積を増す
などの対策が必要であり、自動車構造部材の小型化並び
に軽量化が難しくなる。
ム合金は、室温及び高温の引張り強度に優れているもの
のクリープ特性は低いことが分かった。クリープは、比
較的小さな応力を作用させたにも拘らず、時間とともに
ひずみが増加する現象をいい、長期間安定した特性を要
求される自動車構造部材に、クリープ特性の低い材料を
使用することは好ましくない。仮にそのような材料を使
用する場合には、作用応力を極く小さな値に留める必要
があり、作用応力を小さくするには部材の断面積を増す
などの対策が必要であり、自動車構造部材の小型化並び
に軽量化が難しくなる。
【０００４】一方、クリープ特性を高めるために、希土
類元素（以下「ＲＥ」と略記する）、ジルコニウム（Ｚ
ｒ）を添加し、更に必要に応じてトリウム（Ｔｒ）、銀
（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）などを添加する技術が知られてお
り、Ｍｇ−ＲＥ−Ｚｒ系合金、Ｍｇ−Ｙ−ＲＥ−Ｚｒ系
合金、Ｍｇ−Ａｇ−ＲＥ−Ｚｒ系合金などが高温強度並
びにクリープ特性が良好である。しかし、Ｍｇ−ＲＥ−
Ｚｒ系合金は鋳造性が悪く、またＺｒの添加技術が難し
い。さらに、Ａｇは高価な元素であるからマグネシウム
合金が高価なものとなる。
類元素（以下「ＲＥ」と略記する）、ジルコニウム（Ｚ
ｒ）を添加し、更に必要に応じてトリウム（Ｔｒ）、銀
（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）などを添加する技術が知られてお
り、Ｍｇ−ＲＥ−Ｚｒ系合金、Ｍｇ−Ｙ−ＲＥ−Ｚｒ系
合金、Ｍｇ−Ａｇ−ＲＥ−Ｚｒ系合金などが高温強度並
びにクリープ特性が良好である。しかし、Ｍｇ−ＲＥ−
Ｚｒ系合金は鋳造性が悪く、またＺｒの添加技術が難し
い。さらに、Ａｇは高価な元素であるからマグネシウム
合金が高価なものとなる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等はクリープ特
性の優れたマグネシウム合金を見出すべく研究を続け、
アルミニウム、ＲＥ、カルシウム及びマンガンを適量組
合わせることにより、クリープ特性に優れたマグネシウ
ム合金を創造することに成功した。
性の優れたマグネシウム合金を見出すべく研究を続け、
アルミニウム、ＲＥ、カルシウム及びマンガンを適量組
合わせることにより、クリープ特性に優れたマグネシウ
ム合金を創造することに成功した。
【０００６】具体的には、アルミニウムが１．０〜４．
０重量％、希土類元素が１．０〜８．０重量％、カルシ
ウムが０．３〜１．３重量％、マンガンが０．１〜２．
０重量％で、残部がマグネシウム及び不可避不純物から
高強度マグネシウム合金を構成する。
０重量％、希土類元素が１．０〜８．０重量％、カルシ
ウムが０．３〜１．３重量％、マンガンが０．１〜２．
０重量％で、残部がマグネシウム及び不可避不純物から
高強度マグネシウム合金を構成する。
【０００７】上記の元素組成に、更に２．０重量％以下
のストロンチウムを含めてもよい。
のストロンチウムを含めてもよい。
【０００８】また、アルミニウムが１．０〜４．０重量
％、希土類元素が１．０〜８．０重量％、カルシウムが
０．３〜１．３重量％、マンガンが０．１〜２．０重量
％で、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなる原
料を鋳造して得たマグネシウム合金鋳物を、次の条件で
処理することを推奨する。 第１工程；４５０〜５３０℃で４〜１６時間溶体化処理
する工程。 第２工程；１８０〜２５０℃で８〜５０時間時効処理す
る工程。
％、希土類元素が１．０〜８．０重量％、カルシウムが
０．３〜１．３重量％、マンガンが０．１〜２．０重量
％で、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなる原
料を鋳造して得たマグネシウム合金鋳物を、次の条件で
処理することを推奨する。 第１工程；４５０〜５３０℃で４〜１６時間溶体化処理
する工程。 第２工程；１８０〜２５０℃で８〜５０時間時効処理す
る工程。
【０００９】前記原料に、更に２．０重量％以下のスト
ロンチウムを含めてもよい。
ロンチウムを含めてもよい。
【００１０】
【作用】アルミニウムは鋳造性を高める作用をなす。そ
して、ＲＥ、カルシウム及びマンガンと結合して高温強
度及びクリープ特性を高める。これらの効果を発揮させ
るためには少なくとも１．０重量％は必要である。しか
し、多過ぎるとカルシウムの時効硬化特性並びにクリー
プ特性を低下させるために、上限を４．０重量％とす
る。
して、ＲＥ、カルシウム及びマンガンと結合して高温強
度及びクリープ特性を高める。これらの効果を発揮させ
るためには少なくとも１．０重量％は必要である。しか
し、多過ぎるとカルシウムの時効硬化特性並びにクリー
プ特性を低下させるために、上限を４．０重量％とす
る。
【００１１】ＲＥはアルミニウムとの化合物をつくり高
温特性を向上させる。化合物が生成する結果、マトリッ
クス中のアルミニウムの量が減り、カルシウムの固溶度
が高まり、時効硬化性は高まる。これは、ＲＥとアルミ
ニウムとの相互作用が、カルシウムとアルミニウムとの
相互作用より強いためと考えられる。これらの効果を発
揮させためには少なくとも１．０重量％は必要である。
しかし、多過ぎても時効硬化性は飽和し強度も飽和する
ために、上限を８．０重量％とする。
温特性を向上させる。化合物が生成する結果、マトリッ
クス中のアルミニウムの量が減り、カルシウムの固溶度
が高まり、時効硬化性は高まる。これは、ＲＥとアルミ
ニウムとの相互作用が、カルシウムとアルミニウムとの
相互作用より強いためと考えられる。これらの効果を発
揮させためには少なくとも１．０重量％は必要である。
しかし、多過ぎても時効硬化性は飽和し強度も飽和する
ために、上限を８．０重量％とする。
【００１２】カルシウムはアルミニウムと結合して高温
特性を高める。効果を発揮させるためには少なくとも
０．３重量％が必要である。しかし、多過ぎてもカルシ
ウムの固溶に限りがあり、時効硬化性は飽和し、強度は
飽和する。そして、鋳造材では過剰の粒介析出物が鋳造
工程または熱処理工程でわれを発生させ、又、材料が脆
くなりかえって強度が低下する。従って、上限を１．３
重量％とする。
特性を高める。効果を発揮させるためには少なくとも
０．３重量％が必要である。しかし、多過ぎてもカルシ
ウムの固溶に限りがあり、時効硬化性は飽和し、強度は
飽和する。そして、鋳造材では過剰の粒介析出物が鋳造
工程または熱処理工程でわれを発生させ、又、材料が脆
くなりかえって強度が低下する。従って、上限を１．３
重量％とする。
【００１３】マンガンはアルミニウムと結合して０．１
〜０．５μｍのＭｎ−Ａｌ系化合物がマトリックスに析
出し、マトリックスを強化する。同時に、マトリックス
中のアルミニウムを減らし、カルシウムによる時効硬化
性を高める。効果を発揮させるには少なくとも０．１重
量％は必要である。しかし、マンガンは多量に添加する
と単相αＭｎが多く析出するため脆くなり強度は低下す
る。よって、上限を２．０重量％とする。
〜０．５μｍのＭｎ−Ａｌ系化合物がマトリックスに析
出し、マトリックスを強化する。同時に、マトリックス
中のアルミニウムを減らし、カルシウムによる時効硬化
性を高める。効果を発揮させるには少なくとも０．１重
量％は必要である。しかし、マンガンは多量に添加する
と単相αＭｎが多く析出するため脆くなり強度は低下す
る。よって、上限を２．０重量％とする。
【００１４】ストロンチウムはＡｌ−Ｃａ系化合物を微
細に晶出させ、Ｃａ及びＡｌのマトリックスへの固溶析
出を均一化させる。しかし、２．０重量％を超えるとＭ
ｇ−Ｓｒ系化合物が粗大化し晶出するため、強度は低下
する。よって、上限を２．０重量％とする。
細に晶出させ、Ｃａ及びＡｌのマトリックスへの固溶析
出を均一化させる。しかし、２．０重量％を超えるとＭ
ｇ−Ｓｒ系化合物が粗大化し晶出するため、強度は低下
する。よって、上限を２．０重量％とする。
【００１５】適当な溶体化処理を施すと、粒界のＡｌ−
Ｃａ系化合物が消えてＡｌ及びＣａがマトリックスに固
溶する。ただし、ＡｌとＲＥの化合物はほぼ粒界に残
る。処理温度が４５０℃未満ではＣａが固溶せず、また
５３０℃超では一部が再溶融してしまう。そこで、溶体
化処理温度を４５０〜５３０℃の範囲とする。また、処
理時間が４時間未満では固溶が不十分となり、また１６
時間を超えると組織が粗大化して具合が悪い。そこで、
溶体化処理時間を４〜１６時間の範囲とする。
Ｃａ系化合物が消えてＡｌ及びＣａがマトリックスに固
溶する。ただし、ＡｌとＲＥの化合物はほぼ粒界に残
る。処理温度が４５０℃未満ではＣａが固溶せず、また
５３０℃超では一部が再溶融してしまう。そこで、溶体
化処理温度を４５０〜５３０℃の範囲とする。また、処
理時間が４時間未満では固溶が不十分となり、また１６
時間を超えると組織が粗大化して具合が悪い。そこで、
溶体化処理時間を４〜１６時間の範囲とする。
【００１６】適当な時効硬化処理を施すと、極めて微細
な化合物（例えば０．１μｍ以下のＭｇ−Ｃａ系化合
物）が析出して機械的特性を飛躍的に向上させる。処理
温度が１８０℃未満では時効硬化が起きないか時間が掛
かり過ぎ、また２５０℃超では組織が粗大化してしま
う。そこで、時効処理温度を１８０〜２５０℃の範囲と
する。また、処理時間が８時間未満では時効硬化が起こ
らず、また５０時間を超えると時間が掛かり過ぎ実用的
でない。そこで、時効処理時間を８〜５０時間の範囲と
する。
な化合物（例えば０．１μｍ以下のＭｇ−Ｃａ系化合
物）が析出して機械的特性を飛躍的に向上させる。処理
温度が１８０℃未満では時効硬化が起きないか時間が掛
かり過ぎ、また２５０℃超では組織が粗大化してしま
う。そこで、時効処理温度を１８０〜２５０℃の範囲と
する。また、処理時間が８時間未満では時効硬化が起こ
らず、また５０時間を超えると時間が掛かり過ぎ実用的
でない。そこで、時効処理時間を８〜５０時間の範囲と
する。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
はこれに限定されるものではない。先ず、下記の表に示
す組成となるように原料を調合し、この原料をアルゴン
雰囲気下で高周波溶解炉にて溶解し、得られた溶湯を内
径約８０ｍｍ、高さ１５０ｍｍの金属鋳型に鋳込んで、
鋳造材を得た。この鋳造材から１５ｍｍ×１５ｍｍ×１
００ｍｍの角柱を切出し、この角柱から引張り試験片及
びクリープ試験片を切出し、「鋳造材」での引張り及び
クリープ試験を実施した。また、前記角柱（鋳造材）に
溶体化処理及び時効硬化処理を目的とした熱処理を施
し、処理済みの鋳造材から引張り試験片及びクリープ試
験片を切出し、「時効材」での引張り及びクリープ試験
を実施した。
はこれに限定されるものではない。先ず、下記の表に示
す組成となるように原料を調合し、この原料をアルゴン
雰囲気下で高周波溶解炉にて溶解し、得られた溶湯を内
径約８０ｍｍ、高さ１５０ｍｍの金属鋳型に鋳込んで、
鋳造材を得た。この鋳造材から１５ｍｍ×１５ｍｍ×１
００ｍｍの角柱を切出し、この角柱から引張り試験片及
びクリープ試験片を切出し、「鋳造材」での引張り及び
クリープ試験を実施した。また、前記角柱（鋳造材）に
溶体化処理及び時効硬化処理を目的とした熱処理を施
し、処理済みの鋳造材から引張り試験片及びクリープ試
験片を切出し、「時効材」での引張り及びクリープ試験
を実施した。
【００１８】なお引張り試験は、２５ｔオートグラフ試
験機により室温にて引張速度０．５ｍ／ｍｉｎで実施し
た。クリープ試験は、１５０℃にて荷重を２０〜１００
ＭＰａの範囲で実施。試験時間は１００〜１５０時間と
し、クリープ特性はクリープカーブより求められる最小
クリープ速度を算出し、この速度が１×１０-3％／ｈｒ
となる応力で比較した。また溶体化処理は４８０℃×８
ｈｒ保持後水冷、時効硬化処理は２００℃×２０ｈｒ保
持後空冷することで実施した。
験機により室温にて引張速度０．５ｍ／ｍｉｎで実施し
た。クリープ試験は、１５０℃にて荷重を２０〜１００
ＭＰａの範囲で実施。試験時間は１００〜１５０時間と
し、クリープ特性はクリープカーブより求められる最小
クリープ速度を算出し、この速度が１×１０-3％／ｈｒ
となる応力で比較した。また溶体化処理は４８０℃×８
ｈｒ保持後水冷、時効硬化処理は２００℃×２０ｈｒ保
持後空冷することで実施した。
【００１９】以上の条件により実施した実験の結果を表
１〜４で説明する。なお、ＲＥは希土類元素を示し、例
えば６０％セリウムリッチミッシュメタル（ランタンＬ
ａ：１５，セリウムＣｅ：６０，ネオジウムＮｄ：１
５，その他（プラセオジウムＰｒ，サマリウムＳｍ）：
１０）である。また、時効材の引張強度が２５０ＭＰａ
以上で且つクリープ強度が５０ＭＰａ以上であるときに
評価を「○」とした。
１〜４で説明する。なお、ＲＥは希土類元素を示し、例
えば６０％セリウムリッチミッシュメタル（ランタンＬ
ａ：１５，セリウムＣｅ：６０，ネオジウムＮｄ：１
５，その他（プラセオジウムＰｒ，サマリウムＳｍ）：
１０）である。また、時効材の引張強度が２５０ＭＰａ
以上で且つクリープ強度が５０ＭＰａ以上であるときに
評価を「○」とした。
【００２０】
【表１】
【００２１】実施例１〜３；Ａｌを１，２，４重量％、
ＲＥを３重量％、Ｃａを１重量％、Ｍｎを１重量％、残
りをＭｇ及び不可避不純物を原料として鋳造し、且つ熱
処理を施した時効材は、引張強度が２５０，２７０，２
７０ＭＰａで基準値２５０ＭＰａを超え、且つクリープ
強度が７０，７０，６０ＭＰａで基準値５０ＭＰａを超
えたので評価は「○」である。 実施例４；実施例３のＭｇの一部を２．０重量％Ｓｒに
変更したものであり、引張強度が２７５ＭＰａで基準値
２５０ＭＰａを超え、且つクリープ強度が６５ＭＰａで
基準値５０ＭＰａを超えたので評価は「○」である。
ＲＥを３重量％、Ｃａを１重量％、Ｍｎを１重量％、残
りをＭｇ及び不可避不純物を原料として鋳造し、且つ熱
処理を施した時効材は、引張強度が２５０，２７０，２
７０ＭＰａで基準値２５０ＭＰａを超え、且つクリープ
強度が７０，７０，６０ＭＰａで基準値５０ＭＰａを超
えたので評価は「○」である。 実施例４；実施例３のＭｇの一部を２．０重量％Ｓｒに
変更したものであり、引張強度が２７５ＭＰａで基準値
２５０ＭＰａを超え、且つクリープ強度が６５ＭＰａで
基準値５０ＭＰａを超えたので評価は「○」である。
【００２２】比較例１；実施例１のＡｌを０としたもの
であり、その時効材は引張強度が２０５ＭＰａで基準値
２５０ＭＰａ未満であったので評価は「×」である。 比較例２；実施例１のＡｌを６重量％としたものであ
り、その時効材は引張強度が２４０ＭＰａで基準値２５
０ＭＰａ未満であり、且つクリープ強度が３０ＭＰａで
基準値５０ＭＰａ未満であったので評価は「×」であ
る。 このように、Ａｌが過小であると引張強度が低くなり、
過大であるとクリープ強度が低くなるので、Ａｌの組成
を１．０〜４．０重量％の範囲とする。
であり、その時効材は引張強度が２０５ＭＰａで基準値
２５０ＭＰａ未満であったので評価は「×」である。 比較例２；実施例１のＡｌを６重量％としたものであ
り、その時効材は引張強度が２４０ＭＰａで基準値２５
０ＭＰａ未満であり、且つクリープ強度が３０ＭＰａで
基準値５０ＭＰａ未満であったので評価は「×」であ
る。 このように、Ａｌが過小であると引張強度が低くなり、
過大であるとクリープ強度が低くなるので、Ａｌの組成
を１．０〜４．０重量％の範囲とする。
【００２３】
【表２】
【００２４】実施例５〜９；Ａｌを２重量％、ＲＥを
１，２，４，６，８重量％、Ｃａを１重量％、Ｍｎを１
重量％、残りをＭｇ及び不可避不純物を原料として鋳造
し、且つ熱処理を施した時効材は、引張強度が２５５，
２６５，２７０，２７０，２６５ＭＰａで基準値２５０
ＭＰａを超え、且つクリープ強度が５７，６７，７５，
７５，７５ＭＰａで基準値５０ＭＰａを超えたので評価
は「○」である。
１，２，４，６，８重量％、Ｃａを１重量％、Ｍｎを１
重量％、残りをＭｇ及び不可避不純物を原料として鋳造
し、且つ熱処理を施した時効材は、引張強度が２５５，
２６５，２７０，２７０，２６５ＭＰａで基準値２５０
ＭＰａを超え、且つクリープ強度が５７，６７，７５，
７５，７５ＭＰａで基準値５０ＭＰａを超えたので評価
は「○」である。
【００２５】比較例３；実施例５のＲＥを０にしたもの
であり、その時効材は引張強度が２１５ＭＰａで基準値
２５０ＭＰａ未満であり、且つクリープ強度が２０ＭＰ
ａで基準値５０ＭＰａ未満であったので評価は「×」で
ある。 比較例４；実施例５のＲＥを１０重量％としたものであ
り、その時効材は引張強度が２４５ＭＰａで基準値２５
０ＭＰａ未満であったので評価は「×」である。 このように、ＲＥが過小であると引張強度並びにクリー
プ強度が低くなり、過大であると引張強度が低くなるの
で、ＲＥの組成を１．０〜８．０重量％の範囲とする。
であり、その時効材は引張強度が２１５ＭＰａで基準値
２５０ＭＰａ未満であり、且つクリープ強度が２０ＭＰ
ａで基準値５０ＭＰａ未満であったので評価は「×」で
ある。 比較例４；実施例５のＲＥを１０重量％としたものであ
り、その時効材は引張強度が２４５ＭＰａで基準値２５
０ＭＰａ未満であったので評価は「×」である。 このように、ＲＥが過小であると引張強度並びにクリー
プ強度が低くなり、過大であると引張強度が低くなるの
で、ＲＥの組成を１．０〜８．０重量％の範囲とする。
【００２６】
【表３】
【００２７】実施例１０，１１；Ａｌを２重量％、ＲＥ
を３重量％、Ｃａを０．３，１．３重量％、Ｍｎを１重
量％、残りをＭｇ及び不可避不純物を原料として鋳造
し、且つ熱処理を施した時効材は、引張強度が２５５，
２５５ＭＰａで基準値２５０ＭＰａを超え、且つクリー
プ強度が６０，８５ＭＰａで基準値５０ＭＰａを超えた
ので評価は「○」である。
を３重量％、Ｃａを０．３，１．３重量％、Ｍｎを１重
量％、残りをＭｇ及び不可避不純物を原料として鋳造
し、且つ熱処理を施した時効材は、引張強度が２５５，
２５５ＭＰａで基準値２５０ＭＰａを超え、且つクリー
プ強度が６０，８５ＭＰａで基準値５０ＭＰａを超えた
ので評価は「○」である。
【００２８】比較例５；実施例１０のＣａを０．１重量
％に変更したものであるが、その時効材は引張強度が２
１０ＭＰａで基準値２５０ＭＰａ未満であり、且つクリ
ープ強度が４２ＭＰａで基準値５０ＭＰａ未満であった
ので評価は「×」である。 比較例６；実施例１０のＣａを１．５重量％としたもの
であり、その時効材は引張強度が１８０ＭＰａで基準値
２５０ＭＰａ未満であり、更にＣａが多いために脆くな
り鋳造割れが発生したために評価は「×」である。 このように、Ｃａが過小であると高温特性が悪くなり、
過大であると脆くなり引張強度が低下し鋳造割れが発生
するので、Ｃａの組成を０．３〜１．３重量％の範囲と
する。
％に変更したものであるが、その時効材は引張強度が２
１０ＭＰａで基準値２５０ＭＰａ未満であり、且つクリ
ープ強度が４２ＭＰａで基準値５０ＭＰａ未満であった
ので評価は「×」である。 比較例６；実施例１０のＣａを１．５重量％としたもの
であり、その時効材は引張強度が１８０ＭＰａで基準値
２５０ＭＰａ未満であり、更にＣａが多いために脆くな
り鋳造割れが発生したために評価は「×」である。 このように、Ｃａが過小であると高温特性が悪くなり、
過大であると脆くなり引張強度が低下し鋳造割れが発生
するので、Ｃａの組成を０．３〜１．３重量％の範囲と
する。
【００２９】
【表４】
【００３０】実施例１２〜１４；Ａｌを４重量％、ＲＥ
を３重量％、Ｃａを１重量％、Ｍｎを０．１，０．５，
２．０重量％、残りをＭｇ及び不可避不純物を原料とし
て鋳造し、且つ熱処理を施した時効材は、引張強度が２
５５，２７０，２５５ＭＰａで基準値２５０ＭＰａを超
え、且つクリープ強度が５０，５５，６０ＭＰａで基準
値５０ＭＰａ以上であったので評価は「○」である。
を３重量％、Ｃａを１重量％、Ｍｎを０．１，０．５，
２．０重量％、残りをＭｇ及び不可避不純物を原料とし
て鋳造し、且つ熱処理を施した時効材は、引張強度が２
５５，２７０，２５５ＭＰａで基準値２５０ＭＰａを超
え、且つクリープ強度が５０，５５，６０ＭＰａで基準
値５０ＭＰａ以上であったので評価は「○」である。
【００３１】比較例７；実施例１２のＭｎを０としたも
のであり、その時効材は引張強度が２３０ＭＰａで基準
値２５０ＭＰａ未満であり、且つクリープ強度が４２Ｍ
Ｐａで基準値５０ＭＰａ未満であったので評価は「×」
である。 比較例８；実施例１２のＭｎを３．０重量％としたもの
であり、その時効材は引張強度が１９０ＭＰａで基準値
２５０ＭＰａ未満であったので評価は「×」である。 このように、Ｍｎが過小または過大であると引張強度が
低くなるので、Ｍｎの組成を０．１〜２．０重量％の範
囲とする。
のであり、その時効材は引張強度が２３０ＭＰａで基準
値２５０ＭＰａ未満であり、且つクリープ強度が４２Ｍ
Ｐａで基準値５０ＭＰａ未満であったので評価は「×」
である。 比較例８；実施例１２のＭｎを３．０重量％としたもの
であり、その時効材は引張強度が１９０ＭＰａで基準値
２５０ＭＰａ未満であったので評価は「×」である。 このように、Ｍｎが過小または過大であると引張強度が
低くなるので、Ｍｎの組成を０．１〜２．０重量％の範
囲とする。
【００３２】図１は２Ａｌ−３ＲＥ−１Ｃａ−１Ｍｎ系
マグネシウム合金の時効曲線図であり、時効処理温度を
１５０℃とした場合は時効処理時間が数百時間となり、
実用的でない。時効処理温度を２００℃とすれば３０時
間程度で処理が完了する。時効処理温度を２５０℃とす
れば８時間程度で処理は完了するが、得られる硬度は小
さい。従って、時効処理温度は１８０〜２５０℃の範囲
で、処理時間を８〜５０時間の範囲から選択的に実施れ
ばよい。
マグネシウム合金の時効曲線図であり、時効処理温度を
１５０℃とした場合は時効処理時間が数百時間となり、
実用的でない。時効処理温度を２００℃とすれば３０時
間程度で処理が完了する。時効処理温度を２５０℃とす
れば８時間程度で処理は完了するが、得られる硬度は小
さい。従って、時効処理温度は１８０〜２５０℃の範囲
で、処理時間を８〜５０時間の範囲から選択的に実施れ
ばよい。
【００３３】
【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の高強度マグネシウム合金は、アルミニ
ウムが１．０〜４．０重量％、希土類元素が１．０〜
８．０重量％、カルシウムが０．３〜１．３重量％、マ
ンガンが０．１〜２．０重量％で、残部がマグネシウム
及び不可避不純物からなり、適量のアルミニウムで鋳造
性を高め、アルミニウム−希土類元素系化合物、アルミ
ニウム−カルシウム系化合物及びアルミニウム−マンガ
ン系化合物が生成するので、マグネシウム合金の引張り
強度及びクリープ強度は飛躍的に高まる。従って、アル
ミニウム、希土類元素、カルシウム及びマンガンを適量
組合わせることにより、クリープ特性に優れたマグネシ
ウム合金を創造することができた。
する。請求項１の高強度マグネシウム合金は、アルミニ
ウムが１．０〜４．０重量％、希土類元素が１．０〜
８．０重量％、カルシウムが０．３〜１．３重量％、マ
ンガンが０．１〜２．０重量％で、残部がマグネシウム
及び不可避不純物からなり、適量のアルミニウムで鋳造
性を高め、アルミニウム−希土類元素系化合物、アルミ
ニウム−カルシウム系化合物及びアルミニウム−マンガ
ン系化合物が生成するので、マグネシウム合金の引張り
強度及びクリープ強度は飛躍的に高まる。従って、アル
ミニウム、希土類元素、カルシウム及びマンガンを適量
組合わせることにより、クリープ特性に優れたマグネシ
ウム合金を創造することができた。
【００３４】請求項２の高強度マグネシウム合金は、更
に２．０重量％以下のストロンチウムを含み、このスト
ロンチウムの作用によりマグネシウム合金の引張り強度
及びクリープ強度は更に高まる。
に２．０重量％以下のストロンチウムを含み、このスト
ロンチウムの作用によりマグネシウム合金の引張り強度
及びクリープ強度は更に高まる。
【００３５】請求項３のマグネシウム合金鋳物の熱処理
方法は、得られたマグネシウム合金鋳物を適切な溶体化
処理及び時効硬化処理を施し、Ｍｇ2ＣａやＡｌ8Ｍｎ4
Ｃｅなどを析出させるにより、鋳造材よりもマグネシウ
ム合金の引張り強度及びクリープ強度を高めることがで
きる。
方法は、得られたマグネシウム合金鋳物を適切な溶体化
処理及び時効硬化処理を施し、Ｍｇ2ＣａやＡｌ8Ｍｎ4
Ｃｅなどを析出させるにより、鋳造材よりもマグネシウ
ム合金の引張り強度及びクリープ強度を高めることがで
きる。
【００３６】請求項４のマグネシウム合金鋳物の熱処理
方法は、原料に更に２．０重量％以下のストロンチウム
を含み、このストロンチウムの作用によりマグネシウム
合金の引張り強度及びクリープ強度は更に高まる。
方法は、原料に更に２．０重量％以下のストロンチウム
を含み、このストロンチウムの作用によりマグネシウム
合金の引張り強度及びクリープ強度は更に高まる。
【図１】２Ａｌ−３ＲＥ−１Ｃａ−１Ｍｎ系マグネシウ
ム合金の時効曲線図
ム合金の時効曲線図
Claims (4)
- 【請求項１】 アルミニウムが１．０〜４．０重量％、
希土類元素が１．０〜８．０重量％、カルシウムが０．
３〜１．３重量％、マンガンが０．１〜２．０重量％
で、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなる引張
り強度並びにクリープ特性に優れた高強度マグネシウム
合金。 - 【請求項２】 請求項１記載の元素組成に、更に２．０
重量％以下のストロンチウムを含めたことを特徴とする
高強度マグネシウム合金。 - 【請求項３】 アルミニウムが１．０〜４．０重量％、
希土類元素が１．０〜８．０重量％、カルシウムが０．
３〜１．３重量％、マンガンが０．１〜２．０重量％
で、残部がマグネシウム及び不可避不純物からなる原料
を鋳造して得たマグネシウム合金鋳物を、次の条件で処
理することを特徴としたマグネシウム合金鋳物の熱処理
方法。 第１工程；４５０〜５３０℃で４〜１６時間溶体化処理
する工程。 第２工程；１８０〜２５０℃で８〜５０時間時効処理す
る工程。 - 【請求項４】 前記原料に、更に２．０重量％以下のス
トロンチウムを含めたことを特徴とする請求項３記載の
マグネシウム合金鋳物の熱処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17717094A JPH0841576A (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 高強度マグネシウム合金及びマグネシウム合金鋳物の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17717094A JPH0841576A (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 高強度マグネシウム合金及びマグネシウム合金鋳物の熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0841576A true JPH0841576A (ja) | 1996-02-13 |
Family
ID=16026415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17717094A Withdrawn JPH0841576A (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 高強度マグネシウム合金及びマグネシウム合金鋳物の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0841576A (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2000063452A1 (de) * | 1999-04-03 | 2000-10-26 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Magnesiumlegierungen hoher duktilität, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung |
| EP1048743A1 (en) * | 1999-04-30 | 2000-11-02 | General Motors Corporation | Creep-resistant magnesium alloy die castings |
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| WO2005123972A1 (ja) | 2004-06-15 | 2005-12-29 | Toudai Tlo, Ltd. | 高強靭性マグネシウム基合金およびそれを用いた駆動系部品並びに高強靭性マグネシウム基合金素材の製造方法 |
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-
1994
- 1994-07-28 JP JP17717094A patent/JPH0841576A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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