JPH10147830A - イットリウム含有マグネシウム合金 - Google Patents
イットリウム含有マグネシウム合金Info
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- JPH10147830A JPH10147830A JP30458296A JP30458296A JPH10147830A JP H10147830 A JPH10147830 A JP H10147830A JP 30458296 A JP30458296 A JP 30458296A JP 30458296 A JP30458296 A JP 30458296A JP H10147830 A JPH10147830 A JP H10147830A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】強度とともに成形性に優れたマグネシウム合金
を提供すること。 【解決手段】 ガドリニウム１〜６重量％未満、イット
リウム６〜１２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マグネシウム合金である。ガド
リニウムは好ましくは２〜３．５重量％である。また、
ガドリニウム１〜６重量％未満、好ましくはガドリニウ
ム２〜３．５重量％、イットリウム６〜１２重量％、更
にジルコニウムまたはマンガンのうちの少なくとも１元
素を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マグネシウム合金である。
を提供すること。 【解決手段】 ガドリニウム１〜６重量％未満、イット
リウム６〜１２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マグネシウム合金である。ガド
リニウムは好ましくは２〜３．５重量％である。また、
ガドリニウム１〜６重量％未満、好ましくはガドリニウ
ム２〜３．５重量％、イットリウム６〜１２重量％、更
にジルコニウムまたはマンガンのうちの少なくとも１元
素を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マグネシウム合金である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマグネシウム合金に
関し、特に靱性、成形性に優れたイットリウム含有マグ
ネシウム合金に関する。
関し、特に靱性、成形性に優れたイットリウム含有マグ
ネシウム合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】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、自動車の軽量化材
料として強く期待されている。現在、自動車用軽量材料
として最も一般的に用いられているマグネシウム合金は
Ｍｇ−Λｌ−Ｚｎ−Ｍｎ系合金（例えば、ΛＺ９１合金
＝Ｍｇ−９Λｌ−１Ｚｎ−０．２Ｍｎ）であり、自動車
の軽量化にあたって先ずこのマグネシウム合金が検討さ
れている。耐熱用マグネシウム合金として、特公平７−
１２２１１５号公報にはランタノイド（Ｌｎ）を添加し
たＭｇ−Ｇｄ−Ｙ系合金、また特公平７−１２２１１２
号公報にはＭｇ−Ｄｙ−Ｎｄ系合金が開示されている。
る金属材料の中で最も低密度であり、自動車の軽量化材
料として強く期待されている。現在、自動車用軽量材料
として最も一般的に用いられているマグネシウム合金は
Ｍｇ−Λｌ−Ｚｎ−Ｍｎ系合金（例えば、ΛＺ９１合金
＝Ｍｇ−９Λｌ−１Ｚｎ−０．２Ｍｎ）であり、自動車
の軽量化にあたって先ずこのマグネシウム合金が検討さ
れている。耐熱用マグネシウム合金として、特公平７−
１２２１１５号公報にはランタノイド（Ｌｎ）を添加し
たＭｇ−Ｇｄ−Ｙ系合金、また特公平７−１２２１１２
号公報にはＭｇ−Ｄｙ−Ｎｄ系合金が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
Ｍｇ−Ａ１−Ｚｎ−Ｍｎ系合会は１２０℃以上の使用温
度条件下では強度が低下するので、自動車用エンジン部
品の中でも耐熱性が要求される部品の用途には適さな
い。従来実用されている耐熱性マグネシウム合金の２５
０℃での引張強さは最高でも２３０ＭＰａ程度であり、
それ以上の耐熱性が要望されている。また、上記の耐熱
性Ｍｇ−Ｇｄ−Ｙ系合金やＭｇ−Ｄｙ−Ｎｄ系合金は鋳
造法で成形されているが、鋳造法で成形された部品には
鋳造欠陥等による強度低下の不安がある。
Ｍｇ−Ａ１−Ｚｎ−Ｍｎ系合会は１２０℃以上の使用温
度条件下では強度が低下するので、自動車用エンジン部
品の中でも耐熱性が要求される部品の用途には適さな
い。従来実用されている耐熱性マグネシウム合金の２５
０℃での引張強さは最高でも２３０ＭＰａ程度であり、
それ以上の耐熱性が要望されている。また、上記の耐熱
性Ｍｇ−Ｇｄ−Ｙ系合金やＭｇ−Ｄｙ−Ｎｄ系合金は鋳
造法で成形されているが、鋳造法で成形された部品には
鋳造欠陥等による強度低下の不安がある。
【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、材料
の信頼性が要求される自動車用エンジン部品等への使用
が期待できる強度と成形性に優れたイットリウムを含有
した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、材料
の信頼性が要求される自動車用エンジン部品等への使用
が期待できる強度と成形性に優れたイットリウムを含有
したマグネシウム合金を提供することにある。
【０００５】
【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のマグネシウム合金について種々
検討を重ねた結果、ガドリニウムを低含有量とし、かつ
イットリウムの含有量を多めにしたマグネシウム合金
が、組織が微細となり、強度と成形性に優れることを知
見し、本発明に到達した。
を解決するために種々のマグネシウム合金について種々
検討を重ねた結果、ガドリニウムを低含有量とし、かつ
イットリウムの含有量を多めにしたマグネシウム合金
が、組織が微細となり、強度と成形性に優れることを知
見し、本発明に到達した。
【０００６】即ち、本発明のマグネシウム合金は、ガド
リニウム１〜６重量％未満、イットリウム６〜１２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。また、本発明のマグネシウム合
金のガドリニウム含有量は、好ましくは２〜３．５重量
％であることを特徴とする。
リニウム１〜６重量％未満、イットリウム６〜１２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。また、本発明のマグネシウム合
金のガドリニウム含有量は、好ましくは２〜３．５重量
％であることを特徴とする。
【０００７】また、本発明のマグネシウム合金は、ガド
リニウム１〜６重量％未満、好ましくは２〜３．５重量
％、イットリウム６〜１２重量％、更にジルコニウムま
たはマンガンのうちの少なくとも１元素を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
ることを特徴とする。
リニウム１〜６重量％未満、好ましくは２〜３．５重量
％、イットリウム６〜１２重量％、更にジルコニウムま
たはマンガンのうちの少なくとも１元素を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
ることを特徴とする。
【０００８】本発明のマグネシウム合金においては、高
温強度を損わずに成形性を付与するためにガドリニウム
１〜６重量％未満、好ましくは２〜３．５重量％とす
る。また、特に優れた成形性を付与するため、本発明の
マグネシウム合金のイットリウムの含有量を６〜１２重
量％とする。イットリウムの含有量が６重量％未満では
その効果が劣り、１２重量％を越えると化合物が残留し
成形性が劣化し、また材料費が高価となるためイットリ
ウムの含有量を６〜１２重量％とする。さらに、組織の
微細化と強度を付与するジルコニウムまたはマンガンの
うちの少なくとも１元素を２重量％以下を含有させる。
温強度を損わずに成形性を付与するためにガドリニウム
１〜６重量％未満、好ましくは２〜３．５重量％とす
る。また、特に優れた成形性を付与するため、本発明の
マグネシウム合金のイットリウムの含有量を６〜１２重
量％とする。イットリウムの含有量が６重量％未満では
その効果が劣り、１２重量％を越えると化合物が残留し
成形性が劣化し、また材料費が高価となるためイットリ
ウムの含有量を６〜１２重量％とする。さらに、組織の
微細化と強度を付与するジルコニウムまたはマンガンの
うちの少なくとも１元素を２重量％以下を含有させる。
【０００９】本発明のマグネシウム合金は、４２５〜５
００°Ｃで４〜１２時間均質化処理し、約５００°Ｃで
熱間鍛造後、１５０〜２５０°Ｃで５〜１２時間時効硬
化熱処理することにより自動車用エンジン部品等に適合
する引張強さ（ＭＰａ）と硬さを（ＨV）を得ることが
できる。
００°Ｃで４〜１２時間均質化処理し、約５００°Ｃで
熱間鍛造後、１５０〜２５０°Ｃで５〜１２時間時効硬
化熱処理することにより自動車用エンジン部品等に適合
する引張強さ（ＭＰａ）と硬さを（ＨV）を得ることが
できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下本願発明の実施の形態につい
て実施例及び比較例に基づいて説明する。 （実施例１及び比較例）表１に示す本発明材であるＧＹ
Ｋ合金（ＧＹ３８Ｋ合金、ＧＹ６６Ｋ合金、ＧＹ４１０
Ｋ合金、ＧＹ２１２Ｋ合金）および比較材であるＧＮ９
３Ｋ合金とＤＮ７３Ｋ合金を溶製した。溶製した材料か
ら圧縮試験片（直径１０ｍｍ、高さ１５ｍｍ）を採取
し、４７５°Ｃの温度で６時間の均質化処理を施した。
圧縮試験片は金型温度３００°Ｃ、荷重６トンで鍛造温
度４５０°Ｃ、４７５°Ｃおよび５００°Ｃ、ひずみ速
度６．６７ｓ-1、１０．０ｓ-1、１３．３ｓ-1の条件で
圧下率５０％まで行った。さらに、圧下率８０％まで圧
縮し、成形性を評価し、試料のミクロ組織を観察した。
ＧＹ３８Ｋ合金（Ｍｇ−３％Ｇｄ−８％Ｙ−０．５％Ｚ
ｒ）では、ひずみ速度が１３．３ｓ-1の条件でも良好な
成形性が得られた。
て実施例及び比較例に基づいて説明する。 （実施例１及び比較例）表１に示す本発明材であるＧＹ
Ｋ合金（ＧＹ３８Ｋ合金、ＧＹ６６Ｋ合金、ＧＹ４１０
Ｋ合金、ＧＹ２１２Ｋ合金）および比較材であるＧＮ９
３Ｋ合金とＤＮ７３Ｋ合金を溶製した。溶製した材料か
ら圧縮試験片（直径１０ｍｍ、高さ１５ｍｍ）を採取
し、４７５°Ｃの温度で６時間の均質化処理を施した。
圧縮試験片は金型温度３００°Ｃ、荷重６トンで鍛造温
度４５０°Ｃ、４７５°Ｃおよび５００°Ｃ、ひずみ速
度６．６７ｓ-1、１０．０ｓ-1、１３．３ｓ-1の条件で
圧下率５０％まで行った。さらに、圧下率８０％まで圧
縮し、成形性を評価し、試料のミクロ組織を観察した。
ＧＹ３８Ｋ合金（Ｍｇ−３％Ｇｄ−８％Ｙ−０．５％Ｚ
ｒ）では、ひずみ速度が１３．３ｓ-1の条件でも良好な
成形性が得られた。
【００１１】高温圧縮試験結果は、各合金ともに、ひず
み速度が高くなるにしたがって割れの数が多くなってい
た。また、ＧＹＫ合金はＤＮ７３Ｋ合金、ＧＮ９３Ｋ合
金に比べ全てのひずみ速度において割れが少なかった。
ＧＹＫ合金のなかでもＧＹ３８Ｋ合金は全ての鍛造温
度、ひずみ速度において割れが発生しなかった。ＧＹ３
８Ｋ合金では、均質化処理後のミクロ組織が微細化し、
かつ化合物のほとんどは、結晶粒内に固溶するか、残留
した場合でも、化合物は粒状分散化していた。このた
め、破壊の起点となりにくいことが、鍛造においても割
れが発生せず、良好な成形性を示すものと思われる。
み速度が高くなるにしたがって割れの数が多くなってい
た。また、ＧＹＫ合金はＤＮ７３Ｋ合金、ＧＮ９３Ｋ合
金に比べ全てのひずみ速度において割れが少なかった。
ＧＹＫ合金のなかでもＧＹ３８Ｋ合金は全ての鍛造温
度、ひずみ速度において割れが発生しなかった。ＧＹ３
８Ｋ合金では、均質化処理後のミクロ組織が微細化し、
かつ化合物のほとんどは、結晶粒内に固溶するか、残留
した場合でも、化合物は粒状分散化していた。このた
め、破壊の起点となりにくいことが、鍛造においても割
れが発生せず、良好な成形性を示すものと思われる。
【００１２】
【表１】 合金の種類 合 金 組 成 ＧＹ３８Ｋ合金（本発明材） Ｍｇ−３％Ｇｄ−８％Ｙ−０．５％Ｚｒ ＧＹ６６Ｋ合金（本発明材） Ｍｇ−６％Ｇｄ−６％Ｙ−０．５％Ｚｒ ＧＹ４１０Ｋ合金（本発明材） Ｍｇ−４％Ｇｄ−１０％Ｙ−０．６％Ｚｒ ＧＹ２１２Ｋ合金（本発明材） Ｍｇ−２％Ｇｄ−１２％Ｙ−０．５％Ｚｒ ＧＹ１０４Ｋ合金（比較材） Ｍｇ−１０％Ｇｄ−４％Ｙ−０．６％Ｚｒ ＧＮ９３Ｋ合金（比較材） Ｍｇ−９％Ｇｄ−３％Ｎｄ ＤＮ７３Ｋ合金（比較材） Ｍｇ−７％Ｄｙ−３％Ｎｄ
【００１３】（実施例２）本発明のマグネシウム合金の
一例ＧＹ３８Ｋ合金（Ｍｇ−３％Ｇｄ−８％Ｙ−０．５
％Ｚｒ）の鋳造品から直径７９ｍｍ×厚さ３４ｍｍのテ
ストピースを採取し、４７５°Ｃで６時間均質化処理を
施した。次いで、５００°Ｃで熱間鍛造を行い、続いて
２２５°Ｃ（一定温度）で時効処理を行って得た試料よ
り、引張り試験片を作成した。この試験片について温度
と引張強さとの関係を求めたところ、図１に実線番号１
で示す通りであった。なお、点線番号３で示す従来材料
のＷＥ５４合金（Ｎｄ４．０重量％、Ｙ５．０重量％、
Ｚｒ０．６重量％、残部はＭｇ）、及び二点鎖線番号４
で示す従来材のＡＺ９１Ｃ合金（Ａｌ９．０重量％、Ｚ
ｎ０．７重量％、Ｍｎ０．２重量％、残部はＭｇ）の結
果も示す。図１から明らかなように、引張強さについ
て、本発明によるイットリウム含有マグネシウム合金は
室温から３００°Ｃの範囲で従来材よりも優れており、
２００℃においては３３０ＭＰａを越える引張強さを持
っており、耐熱性にも優れている。
一例ＧＹ３８Ｋ合金（Ｍｇ−３％Ｇｄ−８％Ｙ−０．５
％Ｚｒ）の鋳造品から直径７９ｍｍ×厚さ３４ｍｍのテ
ストピースを採取し、４７５°Ｃで６時間均質化処理を
施した。次いで、５００°Ｃで熱間鍛造を行い、続いて
２２５°Ｃ（一定温度）で時効処理を行って得た試料よ
り、引張り試験片を作成した。この試験片について温度
と引張強さとの関係を求めたところ、図１に実線番号１
で示す通りであった。なお、点線番号３で示す従来材料
のＷＥ５４合金（Ｎｄ４．０重量％、Ｙ５．０重量％、
Ｚｒ０．６重量％、残部はＭｇ）、及び二点鎖線番号４
で示す従来材のＡＺ９１Ｃ合金（Ａｌ９．０重量％、Ｚ
ｎ０．７重量％、Ｍｎ０．２重量％、残部はＭｇ）の結
果も示す。図１から明らかなように、引張強さについ
て、本発明によるイットリウム含有マグネシウム合金は
室温から３００°Ｃの範囲で従来材よりも優れており、
２００℃においては３３０ＭＰａを越える引張強さを持
っており、耐熱性にも優れている。
【００１４】（実施例３）実施例２と同様の本発明のマ
グネシウム合金の一例ＧＹ３８Ｋ合金（Ｍｇ−３％Ｇｄ
−８％Ｙ−０．５％Ｚｒ）の鋳造品から２５ｍｍ×５０
ｍｍ×３００ｍｍのテストピースを採取し、４７５°Ｃ
で６時間均質化処理を施した。次いで、５００°Ｃで熱
間鍛造を行ない、続いて２２５°Ｃ（一定温度）で時効
時間を種々変えて時効処理を行った。この時の時効時間
（時）と硬さ（ＨＶ）との関係を図２に示す。時効時間
が１６時間のときに、硬さ（ＨＶ）１３０の最高値が得
られた。なお、硬さ測定はマイクロビッカース、試験荷
重３００ｇ、荷重保持時間３０秒、ｎ＝５で測定した。
グネシウム合金の一例ＧＹ３８Ｋ合金（Ｍｇ−３％Ｇｄ
−８％Ｙ−０．５％Ｚｒ）の鋳造品から２５ｍｍ×５０
ｍｍ×３００ｍｍのテストピースを採取し、４７５°Ｃ
で６時間均質化処理を施した。次いで、５００°Ｃで熱
間鍛造を行ない、続いて２２５°Ｃ（一定温度）で時効
時間を種々変えて時効処理を行った。この時の時効時間
（時）と硬さ（ＨＶ）との関係を図２に示す。時効時間
が１６時間のときに、硬さ（ＨＶ）１３０の最高値が得
られた。なお、硬さ測定はマイクロビッカース、試験荷
重３００ｇ、荷重保持時間３０秒、ｎ＝５で測定した。
【００１５】
【発明の効果】本発明のイットリウム含有マグネシウム
合金は強度とともに優れた成形性を有するので、材料の
信頼性が要求される例えば自動車用エンジン部品等への
適用が期待できる。
合金は強度とともに優れた成形性を有するので、材料の
信頼性が要求される例えば自動車用エンジン部品等への
適用が期待できる。
【図１】本発明に係り、引張り試験温度と引張強さとの
関係を従来材と比較して示した図である。
関係を従来材と比較して示した図である。
【図２】本発明に係り、時効熱処理時間と硬さとの関係
を示す図である。
を示す図である。
１ 本発明のＧＹ３８Ｋ合金（Ｍｇ−３％Ｇｄ−８％Ｙ
−０．５％Ｚｒ） ２ 本発明のＧＹ６６Ｋ合金（Ｍｇ−６％Ｇｄ−６％Ｙ
−０．５％Ｚｒ） ３ 従来材のＷＥ５４材 ４ 従来材のＡＺ９１Ｃ材
−０．５％Ｚｒ） ２ 本発明のＧＹ６６Ｋ合金（Ｍｇ−６％Ｇｄ−６％Ｙ
−０．５％Ｚｒ） ３ 従来材のＷＥ５４材 ４ 従来材のＡＺ９１Ｃ材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 濱 葆夫 栃木県真岡市鬼怒ケ丘11番地 日立金属株 式会社素材研究所内 (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１〜６重量％未満、イット
リウム６〜１２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。 - 【請求項２】 好ましくはガドリニウム２〜３．５重量
％を含有することを特徴とする請求項１記載のマグネシ
ウム合金。 - 【請求項３】 ジルコニウムまたはマンガンのうちの少
なくとも１元素を２重量％以下更に含有することを特徴
とする請求項１または請求項２に記載のマグネシウム合
金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30458296A JP3732600B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | イットリウム含有マグネシウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30458296A JP3732600B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | イットリウム含有マグネシウム合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10147830A true JPH10147830A (ja) | 1998-06-02 |
| JP3732600B2 JP3732600B2 (ja) | 2006-01-05 |
Family
ID=17934737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30458296A Expired - Fee Related JP3732600B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | イットリウム含有マグネシウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3732600B2 (ja) |
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-
1996
- 1996-11-15 JP JP30458296A patent/JP3732600B2/ja not_active Expired - Fee Related
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