JPS62287034A - 超塑性Ｍｇ−Ａ１系共晶合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、超塑性を有するＭｇ−Ａｌ系共晶合金に関し
、特に本発明はＳｒを含有する１０μｍ以下の微細な結
晶粒の共晶組織よりなる超塑性Ｍｇ−Ａｌ系共晶合金に
関するものである。

（従来の技術） Ｍｇ−Ａに元共晶合金が超塑性を有することはＡｃｔａ
　Ｍｅｔ　１７　（１９６９）により開示されており、
Ｍｇ−Ａに元共晶合金の熱間押出し材の伸びは試験温度
４００℃、平均粒径り。−２，２μ、ひずみ速度；　＝
　２　ｍ１ｎ−’の条件で最大２１００％であり、また
ひずみ速度’ｅ　＝２０　ｍ１ｎ−’に増加させた場合
でも８３０％の伸びが得られ、この変形は拡散クリープ
と結晶粒界すべりにより生ずると記載されている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、従来のＭｇ−Ａに元共晶合金が有する超塑性
をさらに向上させたＭｇ−Ａｌ系合金を提供することを
目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らはＭｇ−Ａｌ共晶合金の有する超塑性をさら
に向上させるため、種々の研究を重ねた結果、Ｓｒを添
加、含有させたＭｇ−Ａｌ系共晶合金が前記目的を達成
させることができることを新規に知見して、本発明を完
成した。すなわち本発明は、特許請求の範囲に記載の如
く、Ａｌ２２〜３３％。

Ｓｒ　Ｏ，００５〜０．３０％、残部実質的にＭｇより
なり、１０μｍ以下の微細な結晶粒の共晶組織よりなる
ことを特徴とする超塑性Ｍｇ−Ａｌ系共晶合金に関する
ものである。

次に本発明の詳細な説明する。

第１図はＭｇ−Ａｌ系状態図であって、共晶ｍ織中では
ＡｌｚＭｌｈ化合物がＭｇ固溶体のα相に比べ多くなっ
ており、しかもα相中にはアルミニウムが最大１１．６
％、常温でも数％も固溶していることがわかる。

ところで本発明者らは、共晶組織のＭｇ　−３２，３％
ＡＩを溶製し、湯温５００℃で１００℃に予熱した１２
Ｘ１２０　Ｘ１８０　ｍの純銅製Ｂｏｏｋ鋳型に鋳造し
た。

しかし、得られた鋳塊は凝固後、数時間経過すると音を
たてて割れるという現象を生じた。この現象はＭｇ−Ａ
ｌ共晶合金には組織中に脆い化合物が多量に存在するの
で鋳塊が急冷されることにより生じた鋳造ひずみおよび
急冷により過飽和に固溶された化合物がＭｇ相中より析
出しようとするためのひずみに耐えられずある時間の経
過後に音をたてて割れることによると考えられる。

本発明者らは、上記鋳造割れの対策として下記ａ）、ｂ
）の手段について実験した。

ａ）鋳型温度を上昇させて鋳造する： Ｍｇ−Ａｌ共晶合金の鋳造割れは純銅製鋳型のみに発生
し、組織観察用のシェル型では生じないことを本発明者
らは実験により知見したので、上記純銅製鋳型の予熱温
度を１００〜４００℃の間で１００℃ずつ変化させて鋳
造試験を行った。その結果を下記第１表に示す。

第１表 〔注〕×：割れ発生　　Ｏ：割れ発生せず上記第１表に
示す結果かられかるように鋳型温度２００℃以上の場合
には割れは発生しない。

ｂ）鋳造後熱処理を行う： 熱処理条件として加熱時間を４時間と一定にして温度を
２００℃、２５０℃、３５０℃の３種類とし、凝固直後
の鋳塊の加熱実験を行った。その結果を第２表に示す。

第２表 〔注〕×：割れ発生　　○：割れ発生せず同表より２５
０℃および３５０℃で４時間の熱処理を施すことによっ
て割れが防止されることがわかる。

上記ａ）、ｂ）の手段により鋳塊の割れは防止すること
ができるが、鋳型予熱温度を上昇させることあるいは熱
処理を施すことによって組織が粗大化するという問題点
は依然として残る。

よって、本発明者らはＭｇ−Ａに元共晶合金に第３元素
としてＳｒを添加したところ、鋳造割れを組織の粗大化
なしに防止することのできること、ならびに優れた超塑
性を有する合金となることを新規に知見して本発明を完
成した。

本発明者らは、ＡＩ　−２０％Ｓｒ母合金を用いてＭｇ
−Ａｌ合金にＳｒを０〜１．０％の範囲に添加し、鋳型
温度１００℃、溶湯の鋳造温度５００℃と一定にして鋳
塊を製造し、鋳塊の割れ発生状態を調査した。

第３表　　　（％） □□Ｈ 同表より、Ｓｒの添加により割れが防止できる添加量は
０．１〜０．３％Ｓｒの範囲であることがわかる。

次にＳｒの添加による硬さ等の機械的性質の変化を調べ
た。その結果を第４表および第２図に示す。

第４表 同表ならびに第２図より、Ｓｒの増加に伴って硬度は増
加し、０．３〜１．０％Ｓｒのとき硬さはＨｖ２５０と
なり、１．０％より多くＳｒを添加しても硬度の上昇は
みられず平衡状態になっていることがわかる。

次に本発明者らは純銅製鋳型を用いてＭｇ−Ａｌ共晶合
金は鋳型予熱温度２００℃で、一方、ＳｒＯ，１％添加
したＭｇ−Ａｌ共晶合金は鋳型予熱温度１００℃で押出
し用鋳塊を溶製し、３５０φＸ５Ｑｍｍφの大きさのビ
レットとし、３５０℃、１時間および１０時間の均質化
熱処理を施した。第３図（ａ）はＭｇ−Ａｌ合金の鋳造
のままの、同図（ｂｌは３５０°Ｃ１１０時間熱処理後
の組織をそれぞれ示す顕微鏡写真であり、第４図（ａｌ
はＭｇ−Ａ１　Ｏ，１％Ｓｒ合金の鋳造のままの、同図
（ｂ）は３５０℃、１０時間熱処理後のＭｉ織をそれぞ
れ示す顕微鏡写真である。第３および４図ｆａ＋からＭ
ｇ−Ａｌｌ共合合金よびこの合金に０．１％Ｓｒを添加
した合金の鋳造したままのものはそれぞれ典型的なラメ
ラ−組織を示している。なお、３５０℃、１時間の熱処
理ではその組織は鋳造のままのものに比し変化していな
かったが、同温度で１０時間熱処理すると第３図（ｂ）
、第４図（ｂｌに見られるように粒状化される。

次に全試料を３５０℃、１０時間の加熱後３００’Ｃ。

３５０°Ｃの温度でそれぞれ熱間押出しを行った。この
結果、Ｍｇ−Ａに元共品合金については３００“Ｃで押
出し可能であったが、Ｍｇ−Ａｈ　Ｏ，１％Ｓｒ合金で
は押出しすることはできなかった。この理由は第２図に
示すようにＳｒ添加により硬さが二元合金よりＨｖｌＯ
程度高くなっているためと考えられる。

次に押出し加工温度を３５０℃とするとＳｒ添加合金は
押出しが可能となったが、一方、二元合金にあってはく
びれが発生して試験片の採取ができなくなった。このく
びれは六方格子特有の現象と言われており、本発明者ら
は３５０℃の加工温度における加工速度（ラム速度）が
遅すぎるのではないかと考えられた。

上記実験結果より、次の実験として押出し温度を、二元
合金については３００℃、Ｓｒ添加合金については３５
０℃として押出しを行った。第５図（ａ）。

ｆｂｌは二元合金およびＳｒ添加合金を上記それぞれの
温度で押出した後の金属組織の顕微鏡写真であり、両合
金とも鋳造組織がなくなり、共晶中の第２相が分断し粒
状化していることがわかる。

次に前記押出し材をそれぞれ押出しのままおよび３５０
℃で所定の時間熱処理を行った場合の第２相粒径と熱処
理時間との関係を調べ、その結果を第６図に示す。同図
より押出しのままでは二元合金、Ｓｒ添加合金ともに化
合物粒径に差はなく、また両合金とも粒径は加熱時間と
ともに徐々に大きくなっており、５時間加熱後には押出
しのままの両合金の粒径の約２倍となり、また両合金と
もに各熱処理時間での粒径にあまり大きな差異はないこ
とがわかる。このことよりＳｒ添加は粒径の粗大化に影
響はないことがわかった。

次に上記押出し材から引張試験片を採取するため切削加
工したが、この切削加工は極めて困難であり、実際に得
られた試験片は二元合金では１本、Ｓｒ添加合金では３
本であった。このことから、Ｓｒ添加合金の方が二元合
金に比べて多少加工性が良好であったと考えられる。

上記それぞれ得られた試験片について熱間引張試験を行
った。試験条件として試験温度を４００℃と一定にし、
ひずみ速度を二元合金については；　＝０．３３　ｍ１
ｎ−’、　Ｓｒ添加合金にあっては　２−０．０７　ｍ
１ｎ−’　　、　０．３３　ｍ１ｎ−’　、　　０．６
７　ｍ１ｎ−’の３種とした。また何れの試験片も押出
し後、熱処理せずに引張試験を行った。それらの結果を
第５表に示す。

第５表　熱間引張試験結果 同表より二元合金、Ｓｒ添加合金を同一速度で引張った
場合を比較すると、Ｓｒ添加合金が大きな伸びを示すこ
とがわかった。

（発明の効果） 以上説明したことかられかるように、本発明の合金はＭ
ｇ−Ａに元共晶合金に比し優れた超塑性を有し、Ｍｇ−
Ａｌ合金の超塑性応用分野の拡大が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図はＭｇ−Ａに元合金の部分状態図、第２図はＭｇ
−Ａに元合金にＳｒを添加したときのＳｒ添加量と硬さ
Ｈｖとの関係を示す図、第３図＋８）はＭｇ−Ａｌ合金
の鋳造したままの、また同図（ｂｌは同上合金を３５０
℃、１０時間熱処理した後のそれぞれの金属組織の顕微
鏡写真、第４図（ａ）はＭｇ−Ａｌ−０，１％Ｓｒ合金
の鋳造のままの、同図０１１）は３５０℃、１０時間熱
処理した後のそれぞれの金属組織の顕微鏡写真、 第５図ｔａ＞はＭｇ−Ａｌ二元合金を３００℃で、同図
（ｂ）はＭｇ−Ａｌ−３ｒ合金を３５０℃でそれぞれ押
出した後の金属組織の顕微鏡写真、 第６図はＭｇ−Ａｌ合金、Ｍｇ−Ａｌ−３ｒ合金の押出
し材の押出しのままおよび３５０℃で所定の時間熱処理
した場合の第２相粒径と熱処理時間との関係を示す図で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、Ａｌ２２〜３３％、Ｓｒ０．００５〜０．３０％、
   残部実質的にＭｇよりなり１０μｍ以下の微細な結晶粒
   の共晶組織よりなることを特徴とする超塑性Ｍｇ−Ａｌ
   系共晶合金。