KR20160150644A - 마그네슘 합금 및 그 제조 방법 - Google Patents

마그네슘 합금 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR20160150644A
KR20160150644A KR1020167035712A KR20167035712A KR20160150644A KR 20160150644 A KR20160150644 A KR 20160150644A KR 1020167035712 A KR1020167035712 A KR 1020167035712A KR 20167035712 A KR20167035712 A KR 20167035712A KR 20160150644 A KR20160150644 A KR 20160150644A
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요시히토 카와무라
미치아키 야마사키
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고꾸리쯔다이가꾸호오진 구마모또 다이가꾸
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Abstract

고난연성, 고강도 및 고연성을 아울러 갖는 마그네슘 합금을 제공한다. Ca를 a원자% 함유하고, Al을 b원자% 함유하고, 잔부가 Mg로 이루어지는 조성을 갖고, (Mg,Al)2Ca를 c체적% 함유하고, a와 b와 c가 하기 식(1)∼(4)을 충족하고, 상기 (Mg,Al)2Ca가 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금이다.
(1) 3≤a≤7
(2) 4.5≤b≤12
(3) 1.2≤b/a≤3.0
(4) 10≤c≤35

Description

마그네슘 합금 및 그 제조 방법{MAGNESIUM ALLOY AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은 마그네슘 합금 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
Mg-Al-Ca 합금은 주로 다이캐스트재로서 개발이 진행되어 왔다. 또 용질원소인 Al, Ca를 과잉으로 첨가하면 경질 화합물이 형성되어 취성적이 되는 점에서 우수한 기계적 성질을 얻을 수 없었다.
그래서, Al, Ca의 낮은 첨가량에서의 마그네슘 합금의 개발이 진행되어 왔지만, 강도의 개선에는 이르지 못했다. 이상의 경위로부터 Mg-Al-Ca 합금의 연구는 형성하는 상에 관한 연구나 극히 낮은 Al, Ca 첨가량에서의 Mg-Al-Ca 합금에 한정된 연구가 대부분 이루어지고 있다.
또한, 마그네슘 합금을 실용화하기 위해서는 난연성을 향상시켜서 발화 온도를 높게 할 필요가 있다. 그러나, 난연성을 향상시키면 기계적 성질이 저하되는 경우가 많고, 난연성과 기계적 성질은 트레이드오프의 관계에 있어 양자를 향상시키는 것은 곤란했다.
본 발명의 일형태는 고난연성, 고강도 및 고연성을 아울러 갖는 마그네슘 합금 또는 그 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
이하에, 본 발명의 여러 형태에 대해서 설명한다.
[1] Ca를 a원자% 함유하고, Al을 b원자% 함유하고, 잔부가 Mg로 이루어지는 조성을 갖고,
(Mg,Al)2Ca를 c체적% 함유하고,
a와 b와 c가 하기 식(1'), (2'), (3) 및 (4)를 충족하고,
상기 (Mg,Al)2Ca가 분산되어 있고,
상기 (Mg,Al)2Ca가 분산된 영역의 체적분률은 f%이며, f가 하기 식(7)을 충족하고,
인장 강도가 415MPa 이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
(1') 4≤a≤6.5
(2') 7.5≤b≤11
(3) 1.2≤b/a≤3.0
(4) 10≤c≤35
(7) 35≤f≤65
[2] Ca를 a원자% 함유하고, Al을 b원자% 함유하고, 잔부가 Mg로 이루어지는 조성을 갖고,
(Mg,Al)2Ca를 c체적% 함유하고,
a와 b와 c가 하기 식(1'), (2'), (3) 및 (4)를 충족하고,
상기 (Mg,Al)2Ca가 분산되어 있고,
상기 (Mg,Al)2Ca가 분산된 영역의 체적분률은 f%이며, f가 하기 식(7)을 충족하고,
인장 강도가 415MPa 이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
(1') 4≤a≤6.5
(2') 8≤b≤11
(3) 1.2≤b/a≤3.0
(4) 10≤c≤35
(7) 35≤f≤65
[3] 상기 [1] 또는 [2]에 있어서,
상기 마그네슘 합금에 Zn을 x원자% 함유하고, x가 하기 식(20)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
(20) 0<x≤3
[4] 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 있어서,
상기 마그네슘 합금은 Al12Mg17을 d체적% 함유하고, d가 하기 식(5)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
(5) 0<d≤10
[5] 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 있어서,
상기 분산된 (Mg,Al)2Ca의 결정 입경은 e이며, e가 하기 식(6)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
(6) 1nm≤e≤2㎛
[6] 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 있어서,
상기 마그네슘 합금의 발화 온도는 850℃이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
[7] 상기 [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 있어서,
상기 a와 b가 하기 식(3')을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
(3') 11/7≤b/a≤12/5
[8] 상기 [1] 내지 [7] 중 어느 하나에 있어서,
상기 마그네슘 합금의 발화 온도는 1090℃이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
[9] 상기 [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 있어서,
상기 마그네슘 합금은 압축내력을 g로 하고, 인장내력을 h로 했을 경우, g와 h가 하기 식(8)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
(8) 0.8≤g/h
[10] 상기 [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 있어서,
상기 마그네슘 합금에 Mn, Zr, Si, Sc, Sn, Ag, Cu, Li, Be, Mo, Nb, W, 및 희토류원소의 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 i원자% 함유하고, i가 하기 식(9)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
(9) 0<i≤0.3
[11] 상기 [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 있어서,
상기 마그네슘 합금에 Al2O3, Mg2Si, SiC, MgO, 및 CaO의 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 화합물 중의 금속원자의 양으로서 j원자% 함유하고, j가 하기 식(10)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
(10) 0<j≤5
[12] Ca를 a원자% 함유하고, Al을 b원자% 함유하고, 잔부가 Mg로 이루어지는 조성을 갖고, (Mg,Al)2Ca를 c체적% 함유하고, a와 b와 c가 하기 식(1'), (2'), (3) 및 (4)를 충족하는 주조물을 주조법에 의해 형성하고,
상기 주조물에 압출비가 9 이상의 압출가공을 행하고,
상기 압출가공을 행한 후의 상기 (Mg,Al)2Ca가 분산된 영역의 체적분률은 f%이며, f가 하기 식(7)을 충족하고,
상기 압출가공을 행한 후의 가공물의 인장 강도가 415MPa 이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
(1') 4≤a≤6.5
(2') 7.5≤b≤11
(3) 1.2≤b/a≤3.0
(4) 10≤c≤35
(7) 35≤f≤65
[13] Ca를 a원자% 함유하고, Al을 b원자% 함유하고, 잔부가 Mg로 이루어지는 조성을 갖고, (Mg,Al)2Ca를 c체적% 함유하고, a와 b와 c가 하기 식(1'), (2'), (3) 및 (4)를 충족하는 주조물을 주조법에 의해 형성하고,
상기 주조물에 압출비가 9 이상의 압출가공을 행하고,
상기 압출가공을 행한 후의 상기 (Mg,Al)2Ca가 분산된 영역의 체적분률은 f%이며, f가 하기 식(7)을 충족하고,
상기 압출가공을 행한 후의 가공물의 인장 강도가 415MPa 이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
(1') 4≤a≤6.5
(2') 8≤b≤11
(3) 1.2≤b/a≤3.0
(4) 10≤c≤30
(7) 35≤f≤65
[14] Ca를 a원자% 함유하고, Al을 b원자% 함유하고, Zn을 x원자% 함유하고, 잔부가 Mg로 이루어지는 조성을 갖고, a와 b와 x가 하기 식(1'), (2'), (3) 및 (20)을 충족하는 주조물을 주조법에 의해 형성하고,
상기 주조물에 압출비가 9 이상의 압출가공을 행하고,
상기 압출가공을 행한 후의 (Mg,Al)2Ca가 분산된 영역의 체적분률은 f%이며, f가 하기 식(7)을 충족하고,
상기 압출가공을 행한 후의 가공물의 인장 강도가 415MPa 이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
(1') 4≤a≤6.5
(2') 7.5≤b≤11
(3) 1.2≤b/a≤3.0
(7) 35≤f≤65
(20) 0<x≤3
[15] 상기 [14]에 있어서,
상기 주조물은 (Mg,Al)2Ca를 c체적% 함유하고, c가 하기 식(4)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
(4) 10≤c≤35
[16] 상기 [12] 내지 [15] 중 어느 하나에 있어서,
상기 주조물은 Al12Mg17을 d체적% 함유하고, d가 하기 식(5)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
(5) 0<d≤10
[17] 상기 [12] 내지 [16] 중 어느 하나에 있어서,
상기 주조물을 형성할 때의 냉각 속도는 1000K/초 이하인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
[18] 상기 [12] 내지 [17] 중 어느 하나에 있어서,
상기 압출가공을 행할 때의 상당 변형은 2.2 이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
[19] 상기 [12] 내지 [18] 중 어느 하나에 있어서,
상기 압출가공을 행하기 전에 상기 주조물에 400℃∼600℃의 온도에서 5분∼24시간의 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
[20] 상기 [12] 내지 [19] 중 어느 하나에 있어서,
상기 a와 b가 하기 식(3')을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
(3') 11/7≤b/a≤12/5
[21] 상기 [12] 내지 [20] 중 어느 하나에 있어서,
상기 압출가공을 행한 후의 상기 (Mg,Al)2Ca의 결정 입경은 e이며, e가 하기 식(6)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
(6) 1nm≤e≤2㎛
[22] 상기 [12] 내지 [21] 중 어느 하나에 있어서,
상기 압출가공을 행한 후에 상기 마그네슘 합금에 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
[23] 상기 [12] 내지 [22] 중 어느 하나에 있어서,
상기 압출가공을 행한 후에 상기 마그네슘 합금에 용체화 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
[24] 상기 [23]에 있어서,
상기 용체화 처리를 행한 후에 상기 마그네슘 합금에 시효 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
[25] 상기 [12] 내지 [24] 중 어느 하나에 있어서,
상기 마그네슘 합금은 압축내력을 g로 하고, 인장내력을 h로 했을 경우, g와 h가 하기 식(8)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
(8) 0.8≤g/h
[26] 상기 [12] 내지 [25] 중 어느 하나에 있어서,
상기 주조물에 Mn, Zr, Si, Sc, Sn, Ag, Cu, Li, Be, Mo, Nb, W, 및 희토류원소의 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 i원자% 함유하고, i가 하기 식(9)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
(9) 0<i≤0.3
[27] 상기 [12] 내지 [26] 중 어느 하나에 있어서,
상기 주조물에 Al2O3, Mg2Si, SiC, MgO, 및 CaO의 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 화합물 중의 금속원자의 양으로서 j원자% 함유하고, j가 하기 식(10)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
(10) 0<j≤5
본 발명의 일형태를 적용함으로써 고난연성, 고강도 및 고연성을 아울러 갖는 마그네슘 합금 또는 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 Mg100 -a- bCaaAlb 합금 주조 압출재에 대해서 실온에서 인장시험을 행한 결과를 나타내는 도면이다.
도 2는 Mg100 -a- bCaaAlb 합금 주조 압출재에 대해서 실온에서 인장시험을 행한 결과를 나타내는 도면이다.
도 3은 Mg85Al10Ca5 합금 압출재의 조직 사진(SEM상)이다.
도 4는 Mg83 . 75Al10Ca6 .25 합금 압출재 중의 (Mg,Al)2Ca의 TEM상 및 전자선 회절도면이다.
도 5는 Mg100 -a- bCaaAlb 합금(a:2.5∼7.5at.%, b:2.5∼12.5at.%) 합금 압출재의 형성상과 기계적 특성을 나타내는 도면이다.
도 6은 Mg95 - xAlxCa5 합금 압출재에 있어서의 기계적 특성의 Al 첨가량 의존성을 나타내는 도면이다.
도 7은 Mg90 - xAl10Cax 합금 압출재에 있어서의 기계적 특성의 Ca 첨가량 의존성을 나타내는 도면이다.
도 8은 Mg90 - xAl10Cax 합금 압출재에 있어서의 조직 변화의 Ca 첨가량 의존성을 나타내는 도면이다.
도 9는 Mg85Al10Ca5 합금 압출재에 있어서의 기계적 특성의 압출비 의존성을 나타내는 도면이다.
도 10은 Mg85Al10Ca5 합금 열처리 압출재를 실온 인장 시험에서 기계적 성질을 평가한 결과를 나타내는 도면이다.
도 11은 Mg85Al10Ca5 합금재에 있어서의 발화 온도의 Ca 첨가량 의존성을 나타내는 도면이다.
도 12는 Mg100 - xCax(x=0∼5) 합금재 등에 있어서의 발화 온도의 Ca 첨가량 의존성을 나타내는 도면이다.
도 13은 Mg89 - xAl10Ca1Znx(x=0∼2.0) 합금재 등에 있어서의 발화 온도의 Zn 첨가량 의존성을 나타내는 도면이다.
도 14는 Mg85Al10Ca5 합금을 대기중에서 용융한 합금 시료의 표면 피막의 구조를 나타내는 사진 및 피막의 분석 결과를 나타내는 도면이다.
도 15는 도 14에 나타내는 합금 시료의 표면 피막을 모식적으로 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 사용해서 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 일탈하지 않고 그 형태 및 상세를 여러가지로 변경할 수 있는 것은 당업자이면 용이하게 이해된다. 따라서, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정해서 해석되는 것은 아니다.
(실시형태 1)
본 발명의 일형태는 용질원소를 고농도로 첨가한 마그네슘 합금인 Mg-Al-Ca 합금을 사용해서 고강도인 전신재를 개발한 것이다. 우수한 기계적 특성을 나타낸 본 발명의 일형태인 Mg83 . 75Al10Ca6 .25 압출재의 인장내력, 신장은 각각 460㎫, 3.3%에 달하고 있고, 종래의 Mg-Al-Ca 합금 주조재 및 전신재의 특성을 크게 상회하는 것이다.
종래의 연구에서는 Mg-Al-Ca 합금에 있어서 Al과 Ca를 포함하는 화합물의 체적분률이 높아지면 연성이 저하되어 취성을 나타내는 것이 보고되고 있었다.
그러나, 본 발명자들은 화합물의 체적분률이 높아지는 Al 및 Ca의 고농도 조성역에서의 전신재 개발을 목표로 해서 경질의 Mg-Al-Ca 3원계 화합물, 예를 들면 C36형 화합물인 (Mg,Al)2Ca를 금속조직 중에 분산시킴으로써 높은 강도와 비교적 큰 연성이 얻어지는 것을 찾아냈다.
Mg에 Al을 첨가하는 이점은 기계적 성질을 향상시키는 것, 내식성을 향상시키는 것, Al의 비중이 2.70인 점에서 경량화에 기여하는 것에 있다.
Mg에 Ca를 첨가하는 이점은 난연성을 향상시키는 것, 기계적 성질을 향상시키는 것, 내크리프성을 향상시키는 것, Ca의 비중이 1.55인 점에서 경량화에 기여하는 것에 있다.
본 발명의 일형태에 의한 마그네슘 합금은 Ca를 a원자% 함유하고, Al을 b원자% 함유하고, 잔부가 Mg로 이루어지는 조성을 갖고, C36형 화합물인 (Mg,Al)2Ca를 c체적% 함유하고, a와 b와 c가 하기 식(1)∼(4)을 충족하고, (Mg,Al)2Ca가 분산되어 있다. 또한, 보다 바람직하게는 a와 b가 하기 식(1') 및 식(2')을 충족하는 것이며, 더욱 바람직하게는 a와 b가 하기 식(3')을 충족하는 것이다.
(1) 3≤a≤7
(2) 4.5≤b≤12(또는 8≤b≤12)
(3) 1.2≤b/a≤3.0
(4) 10≤c≤35(바람직하게는 10≤c≤30)
(1') 4≤a≤6.5
(2') 7.5≤b≤11
(3') 11/7≤b/a≤12/5
Al 및 Ca의 함유량을 상기 식(1) 및 식(2)의 범위로 한 이유는 다음과 같다.
Al 함유량이 12원자%초과이면 충분한 강도를 얻을 수 없기 때문이다.
Al 함유량이 4.5원자%미만이면 충분한 연성을 얻을 수 없기 때문이다.
Ca 함유량이 7원자%초과이면 마그네슘 합금을 굳힌 상태로 하는 것이 곤란하게 되어 소성 가공하는 것이 곤란하게 되기 때문이다.
Ca 함유량이 3원자%미만이면 충분한 난연성을 얻을 수 없기 때문이다.
상기 마그네슘 합금에서는 상술한 범위의 함유량을 갖는 Al과 Ca 이외의 성분이 마그네슘이 되지만, 합금특성에 영향을 주지 않을 정도의 불순물이나 다른 원소를 함유해도 좋다. 즉, 상기 「잔부가 Mg로 이루어지고」란 잔부가 모두 Mg로 이루어지는 경우를 의미할 뿐만 아니라, 잔부에 합금특성에 영향을 주지 않을 정도의 불순물이나 다른 원소를 포함하는 경우도 의미한다.
상기 (Mg,Al)2Ca는 경질 화합물이기 때문에 이 경질 화합물을 미세하게 해서 분산시킴으로써 고강도를 얻을 수 있다. 바꿔 말하면, 고강도를 얻기 위해서는 경질 화합물인 (Mg,Al)2Ca를 높은 체적분률로 금속조직중에 분산시키는 것이 바람직하다. 또한, (Mg,Al)2Ca의 분산의 정도는 1개/㎛2이상이면 좋다.
또한, (Mg,Al)2Ca는 등축결정이며, (Mg,Al)2Ca의 결정립의 애스펙트비는 대략 1이면 좋다.
또한, 상기 마그네슘 합금은 Al12Mg17(β상)을 d체적% 함유하고, d가 하기 식(5)을 충족하면 좋다. β상은 반드시 필요한 상이 아니지만, 조성에 따라서는 불가피하게 생성된다.
(5) 0<d≤10
또한, 상기한 바와 같이 분산된 (Mg,Al)2Ca의 결정 입경은 e이며, e가 하기 식(6)을 충족하면 좋다.
(6) 1nm≤e≤2㎛
(Mg,Al)2Ca의 결정 입경을 2㎛이하로 함으로써 고강도의 마그네슘 합금을 얻을 수 있다.
단, 상기 식(6)은 마그네슘 합금 중의 모든 (Mg,Al)2Ca가 2㎛이하의 결정 입경을 가지지 않으면 고강도화할 수 없다고 하는 의미가 아니고, 주된 (Mg,Al)2Ca가 2㎛이하이면 좋고, 예를 들면 마그네슘 합금 중의 (Mg,Al)2Ca의 50체적%이상이 2㎛이하이면 고강도의 마그네슘 합금이 얻어진다는 의미이다. 또한, 주된 (Mg,Al)2Ca가 2㎛이하이면 좋다고 한 이유는 2㎛보다 큰 결정 입경의 (Mg,Al)2Ca가 마그네슘 합금 중에 존재하는 일이 있기 때문이다.
상술한 바와 같이 (Mg,Al)2Ca가 분산된 영역의 체적분률은 f%이며, f가 하기 식(7)을 충족하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 하기 식(7')을 충족하는 것이다.
(7) 35≤f≤65
(7')35≤f≤55
마그네슘 합금 중에는 C36형 화합물이 분산되어 있지 않은 화합물 프리영역과, C36형 화합물이 분산된 화합물 분산영역이 존재한다. 이 화합물 분산영역이 상기 (Mg,Al)2Ca가 분산된 영역을 의미한다.
화합물 분산영역이 강도의 향상에 기여하고, 화합물 프리영역이 연성의 향상에 기여한다. 따라서, 화합물 분산영역이 많을수록 강도를 높게 할 수 있고, 화합물 프리영역이 많을수록 연성을 높게 할 수 있다. 따라서, 마그네슘 합금 중의 (Mg,Al)2Ca가 분산된 영역의 체적분률 f가 상기 식(7) 또는 (7')을 충족시킴으로써 고강도를 유지하면서 연성을 향상시킬 수 있다.
상기한 바와 같이, Mg에 Ca를 3원자%이상 함유시킴으로써 마그네슘 합금의 발화 온도를 900℃이상으로 할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, Mg에 Ca를 4원자%이상 함유시킴으로써 마그네슘 합금의 발화 온도를 1090℃이상(비점이상)으로 할 수 있다. 이렇게 발화 온도가 마그네슘 합금의 비점이상이면 실질적으로 불연성의 마그네슘 합금이라고 할 수도 있다.
또한, 상기 마그네슘 합금은 압축내력을 g로 하고, 인장내력을 h로 한 경우, g과 h가 하기 식(8)을 충족한다.
(8) 0.8≤g/h
종래의 마그네슘 합금의 압축내력/인장내력의 비는 0.7이하이므로, 본 실시형태에 의한 마그네슘 합금은 이 점에 있어서도 고강도로 할 수 있다.
또한, 상기 마그네슘 합금에 Mn, Zr, Si, Sc, Sn, Ag, Cu, Li, Be, Mo, Nb, W, 및 희토류원소의 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 i원자% 함유하고, i가 하기 식(9)을 충족하면 좋다. 이것에 의해, 고난연성, 고강도 및 고연성을 아울러 가지면서 여러가지 특성(예를 들면 내식성)을 개선할 수 있다.
(9) 0<i≤0.3
또한, 상기 마그네슘 합금에 Al2O3, Mg2Si, SiC, MgO, 및 CaO의 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 화합물 중의 금속원자의 양으로서 j원자% 함유하고, j가 하기 식(10)을 충족하면 좋고, 보다 바람직하게는 하기 식(10')을 충족하면 좋다. 이것에 의해, 고난연성, 고강도 및 고연성을 아울러 가지면서 여러가지 특성을 개선할 수 있다.
(10) 0<j≤5
(10')0<j≤2
본 실시형태에 의하면 경질 화합물인 Mg-Al-Ca 3원계 화합물을 금속조직중에 분산시킴으로써 기계적 특성을 향상시킬 수 있고, 높은 강도와 비교적 큰 연성을 얻을 수 있음과 아울러 난연성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 마그네슘 합금에 Zn을 x원자% 함유하고, x가 하기 식(20)을 충족하면 좋다.
(20) 0<x≤3(바람직하게는 1≤x≤3, 더욱 바람직하게는 1≤x≤2)
상기한 바와 같이 Zn을 함유시킴으로써 강도 및 발화 온도를 향상시킬 수 있다.
(실시형태 2)
본 발명의 일형태에 의한 마그네슘 합금의 제조 방법에 대해서 설명한다.
우선, 용해 주조에 의해 마그네슘 합금으로 이루어지는 주조물을 제작한다. 이 마그네슘 합금의 조성은 실시형태 1과 동일하다. 이 주조물은 실시형태 1과 마찬가지로 Mg-Al-Ca 3원계 화합물을 갖고 있고, Al12Mg17을 갖고 있어도 좋다.
또한, 용해 주조에 의한 주조시의 냉각 속도는 1000K/초이하이며, 보다 바람직하게는 100K/초이하이다.
이어서, 경질 화합물인 Mg-Al-Ca 3원계 화합물을 갖는 주조물에 소성가공을 행함으로써 Mg-Al-Ca 3원계 화합물을 미세분산시킬 수 있고, 그 결과, 이 마그네슘 합금은 높은 강도와 비교적 큰 연성을 얻을 수 있음과 아울러 난연성을 향상시킬 수 있다. 또한, 소성가공을 행할 때의 상당 변형은 2.2이상(압출비가 9이상에 상당)인 것이 바람직하다.
상기 소성가공의 방법으로서는 예를 들면 압출, ECAE(equal-channel-angular-extrusion) 가공법, 압연, 인발 및 단조, 이들의 반복 가공, FSW 가공 등을 사용할 수 있다.
압출에 의한 소성가공을 행할 경우는 압출 온도를 250℃이상 500℃이하로 하고, 압출에 의한 단면 감소율을 5%이상으로 하는 것이 바람직하다.
ECAE 가공법은 시료에 균일한 변형을 도입하기 위해서 패스마다 시료 길이방향을 90°씩 회전시키는 방법이다. 구체적으로는 단면형상이 L자형상인 성형 구멍을 형성한 성형용 다이의 상기 성형 구멍에 성형용 재료인 마그네슘 합금 주조물을 강제적으로 진입시켜서, 특히 L상 성형 구멍의 90°로 절곡된 부분에서 상기 마그네슘 합금 주조물에 응력을 가해서 강도 및 인성이 우수한 성형체를 얻는 방법이다. ECAE의 패스 횟수로서는 1∼8패스가 바람직하다. 보다 바람직하게는 3∼5패스이다. ECAE의 가공시의 온도는 250℃이상 500℃이하가 바람직하다.
압연에 의한 소성가공을 행할 경우는 압연 온도를 250℃이상 500℃이하로 하고, 압하율을 5%이상으로 하는 것이 바람직하다.
인발가공에 의한 소성가공을 행할 경우는 인발가공을 행할 때의 온도가 250℃이상 500℃이하, 상기 인발가공의 단면 감소율이 5%이상인 것이 바람직하다.
단조에 의한 소성가공을 행할 경우는 단조 가공을 행할 때의 온도가 250℃이상 500℃이하, 상기 단조 가공의 가공율이 5%이상인 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 마그네슘 합금에 소성가공을 행한 소성 가공물은 경질 화합물이 미세하게 분산되어 있기 때문에, 소성가공을 행하기 전에 비해 강도 및 연성 등의 기계적 특성을 비약적으로 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 소성가공을 행하기 전에 주조물에 400℃∼600℃의 온도에서 5분∼24시간의 열처리를 행해도 좋다. 이 열처리에 의해 연성을 향상시킬 수 있다.
상기 소성가공을 행한 후의 마그네슘 합금 중의 (Mg,Al)2Ca의 결정 입경은 e이며, e가 하기 식(6)을 충족하면 좋다. 이렇게 결정 입경을 2㎛이하로 함으로써, 고강도의 마그네슘 합금을 얻을 수 있다.
(6) 1nm≤e≤2㎛
또한, 상기 소성가공을 행한 후의 마그네슘 합금에 (Mg,Al)2Ca가 분산된 영역의 체적분률은 f%이며, f가 하기 식(7)을 충족하면 좋고, f가 하기 식(7')을 충족하면 더 좋다.
(7) 35≤f≤65
(7') 35≤f≤55
이렇게, 마그네슘 합금 중의 (Mg,Al)2Ca가 분산된 영역의 체적분률 f가 상기 식(7) 또는 (7')을 충족시킴으로써 고강도를 유지하면서 연성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 소성가공을 행한 후의 마그네슘 합금은 압축내력을 g로 하고, 인장내력을 h로 한 경우, g와 h가 하기 식(8)을 충족하면 좋다.
(8) 0.8≤g/h
또한, 상기 소성가공을 행한 후에 마그네슘 합금에 175℃∼350℃의 온도에서 30분∼150시간의 열처리를 행하면 좋다. 이것에 의해, 석출 강화가 일어나서 경도값이 상승한다.
또한, 상기 소성가공을 행한 후에 마그네슘 합금에 350℃∼560℃의 온도에서 30분∼12시간의 용체화 처리를 행하면 좋다. 이것에 의해, 석출물 형성에 필요한 용질원소의 모상으로의 고용이 촉진된다.
또한, 상기 용체화 처리를 행한 후에 마그네슘 합금에 175℃∼350℃의 온도에서 30분∼150시간의 시효 처리를 행하면 좋다. 이것에 의해, 석출 강화가 일어나서 경도값이 상승한다.
(실시형태 3)
본 실시형태에 의한 마그네슘 합금은 실시형태 2와 동일한 방법에 의해 Mg-Al-Ca 3원계 화합물을 갖는 마그네슘 합금재를 준비하고, 이 마그네슘 합금재를 절삭함으로써 제작된 복수의 수mm 사방 이하의 칩형상의 절삭물을 제작하고, 이 절삭물을 전단이 부가되도록 해서 고화한 것이다. 고화의 방법은 예를 들면, 절삭물을 통에 가득 채우고, 통의 내형상과 동일형상의 봉상부재로 밀어넣음으로써 절삭물에 전단이 부가되어서 고화되는 방법을 채용해도 좋다.
본 실시형태에 있어서도 실시형태 2와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 칩형상의 절삭물을 고화한 마그네슘 합금은 절삭 및 고화를 행하지 않는 마그네슘 합금에 비해서 보다 고강도·고연성의 마그네슘 합금으로 할 수 있다. 또한, 절삭물을 고화한 마그네슘 합금에 소성가공을 행해도 좋다.
또한, 상기 실시형태 1∼3에 의한 마그네슘 합금은 고온 분위기에서 사용되는 부품, 예를 들면, 항공기용 부품, 자동차용 부품, 특히 내연 기관용 피스톤, 밸브, 리프터, 태핏, 스프로킷 등등에 사용할 수 있다.
실시예
(시료의 제작)
우선, Ar 가스 분위기중에서 고주파 유도 용해에 의해 표 1에 나타내는 조성의 Mg100 -a- bCaaAlb 합금(a:2.5∼7.5at.%, b:2.5∼12.5at.%) 등의 잉곳(주조재)을 제작하고, 이들 잉곳으로부터 φ29×65mm의 형상으로 잘라낸 압출 비렛을 준비한다. 이어서, 압출 비렛에 표 1에 나타내는 조건으로 압출가공을 행한다. 압출가공은 압출비 5, 7.5, 10, 압출온도 523K, 573K, 623K, 압출속도 2.5mm/초로 행했다.
(주조 압출재의 기계적 특성)
상기 압출가공을 행한 Mg100 -a- bCaaAlb 합금 주조 압출재 등에 대해서 실온에서 인장시험 및 압축시험을 행했다. 그 결과를 표 1, 도 1 및 도 2에 나타낸다. 또한, 도 1 및 도 2에 있어서의 「＊」은 탄성역 파단을 나타낸다. 표 1의 인장특성에 있어서의 YS는 0.2% 인장내력을 나타내고, UTS는 인장 강도를 나타내고, 표 1의 압축 특성에 있어서의 YS는 0.2% 압축내력을 나타내고, UTS는 압축 강도를 나타낸다.
Figure pat00001
도 1에 나타내는 굵은 선으로 둘러싸서 해칭을 한 제 1 조성 범위는 Ca를 a원자% 함유하고, Al을 b원자% 함유하고, 잔부가 Mg로 이루어지고, a와 b가 하기 식(1)∼(3)을 충족하는 마그네슘 합금을 나타내고 있다.
(1) 3≤a≤7
(2) 4.5≤b≤12
(3) 1.2≤b/a≤3.0
도 2에 나타내는 굵은 선으로 둘러싸서 해칭을 한 제 2 조성 범위는 상기 a와 b가 하기 식(1')∼（3')을 충족하는 마그네슘 합금을 나타내고 있다.
(1') 4≤a≤6.5
(2') 7.5≤b≤11
(3') 11/7≤b/a≤12/5
도 1 및 도 2에는 Mg100 -a- bCaaAlb 합금 주조 압출재의 0.2% 인장내력(㎫) 및 신장(이하, δ로 약기)을 3원계 강도도로서 나타낸다. 도 1 및 도 2에서는 δ가 5%보다 큰 것을 백색환으로 나타내고, δ가 2%보다 크고 5%이하의 것을 회색환으로 나타내고, δ가 2%이하인 것을 흑색환으로 나타냈다.
고강도 및 고연성의 기계적 성질을 나타내는 마그네슘 합금을 얻기 위해서는 도 1에 나타내는 제 1 조성 범위로 하는 것이 바람직하고, 도 2에 나타내는 제 2 조성 범위로 하는 것이 더욱 바람직한 것이 확인되었다. 또한, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, Al 첨가량이 10원자%의 합금군이 높은 강도와 연성을 나타내는 것을 알 수 있다.
또한, 표 1에 나타낸 바와 같이, 압축내력/인장내력의 비는 0.8이상인 것이 확인되었다.
(주조 압출재의 조직 관찰)
도 3에는 상기한 바와 같이 해서 제작한 시료 중 Mg85Al10Ca5 합금 압출재의 조직 사진(SEM상)을 나타낸다. 이 Mg85Al10Ca5 합금 압출재에서는 (Mg,Al)2Ca(C36형 화합물)의 효과적인 분산이 관찰되고, (Mg,Al)2Ca가 높은 체적분률로 금속조직중에 분산된 것이 관찰되었다.
상기한 바와 같이 해서 제작한 시료 중 도 1에 나타내는 제 1 조성 범위의 Mg100-a-bCaaAlb 합금 압출재의 SEM상으로부터 (Mg,Al)2Ca가 분산된 영역의 체적분률이 35%이상 65%이하인 것이 확인되고, 보다 우수한 기계적 성질(고강도 및 고연성)을 갖는 Mg100 -a- bCaaAlb 합금 압출재에서는 그 체적분률이 35%이상 55%이하인 것이 확인되었다.
또한, 상기한 바와 같이 해서 제작한 시료 중 도 1에 나타내는 제 1 조성 범위의 Mg100 -a- bCaaAlb 합금 압출재의 SEM상으로부터 (Mg,Al)2Ca의 분산도를 관찰한 결과, 그 분산도는 대략 1개/㎛2이상인 것이 확인되었다.
또한, 상기한 바와 같이 해서 제작한 시료 중 도 1에 나타내는 제 1 조성 범위의 Mg100 -a- bCaaAlb 합금 압출재의 SEM상으로부터 (Mg,Al)2Ca의 결정립의 애스펙트비를 관찰한 결과, 그 애스펙트비는 대략 1이며, 등축 결정인 것이 확인되었다.
또한, 상기한 바와 같이 해서 제작한 시료 중 도 1에 나타내는 제 1 조성 범위의 Mg100 -a- bCaaAlb 합금 압출재의 SEM상으로부터 (Mg,Al)2Ca의 결정 입경의 상한은 2㎛인 것이 확인되었다.
도 4에는 상기한 바와 같이 해서 제작한 시료 중 Mg83 . 75Al10Ca6 .25 합금 압출재 중의 (Mg,Al)2Ca의 TEM상 및 전자선 회절 도형을 나타낸다.
도 4에 나타낸 바와 같이, (Mg,Al)2Ca의 존재를 TEM에서도 확인할 수 있고, 화합물이 (Mg,Al)2Ca인 것이 확인되었다.
또한, 상기한 바와 같이 해서 제작한 시료 중 도 1에 나타내는 제 1 조성 범위의 Mg100 -a- bCaaAlb 합금 압출재의 TEM상으로부터는 (Mg,Al)2Ca의 결정 입경이 10nm이하인 것이 다수 관찰되고, 그 하한은 1nm인 것이 확인되었다.
도 5는 Mg100 -a- bCaaAlb 합금(a:2.5∼7.5at.%, b:2.5∼12.5at.%) 합금 압출재의 형성상과 기계적 특성을 나타내는 도면이다.
도 5에 의하면, 도 1에 나타내는 제 1 조성 범위 및 도 2에 나타내는 제 2 조성 범위에 있어서 (Mg,Al)2Ca가 형성되는 범위와, (Mg,Al)2Ca 및 Al12Mg17이 형성되는 영역이 존재하는 것이 확인되었다.
또한, 상기 형성상의 측정에 의해 도 1에 나타내는 제 1 조성 범위의 시료의 마그네슘 합금은 (Mg,Al)2Ca를 10체적%이상 35체적%이하 함유하는 것을 확인하고, Al12Mg17을 0체적%이상 10체적%이하 함유하는 것을 확인했다.
도 6은 Mg95 - xAlxCa5 합금 압출재에 있어서의 기계적 특성의 Al 첨가량 의존성을 나타내는 도면이며, 가로축은 Al 함유량 x를 나타내고, 세로축은 0.2% 인장내력 YS를 나타낸다.
도 6에 나타낸 바와 같이, Al 첨가량이 12원자%를 초과하면 0.2% 인장내력이 급격하게 저하되는 것이 확인되고, Al 첨가량의 상한은 12원자%가 바람직하고, 보다 바람직하게는 11원자%인 것을 알 수 있었다.
도 7은 Mg90 - xAl10Cax나 합금 압출재에 있어서의 기계적 특성의 Ca 첨가량 의존성을 나타내는 도면이며, 가로축은 Ca 함유량 x를 나타내고, 세로축은 0.2% 인장내력 YS를 나타낸다.
도 7에 나타낸 바와 같이, Ca 첨가량이 3.75원자%를 초과하면 0.2% 인장내력이 급격하게 상승하는 것이 확인되었다. 또한, Ca 첨가량이 6.25원자%로 가장 고강도를 나타내고, Ca를 7.5원자%이상 첨가하면 연성을 나타내지 않고, 탄성한내에서 파단되는 것을 알 수 있었다. 따라서, Ca 첨가량의 상한은 7원자%로 하는 것이 바람직한 것이 확인되었다.
도 8은 Mg90 - xAl10Cax 합금 압출재에 있어서의 조직 변화의 Ca 첨가량 의존성을 나타내는 도면이며, 가로축은 Ca 함유량 x를 나타내고, 세로축은 화합물 분산영역 또는 화합물의 체적분률을 나타낸다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 「■」로 나타내는 β상(Al12Mg17)은 주조 상태로 측정한 결과, 0∼10%의 범위내에 있는 것을 알 수 있고, 「□」로 나타내는 C36형 화합물((Mg,Al)2Ca)은 주조 상태로 측정한 결과 10∼30%의 범위내에 있는 것을 알 수 있고, 「●」로 나타내는 화합물 분산영역(C36형 화합물 및 β상의 분산영역)의 체적분률은 압출재로 측정한 결과, 25∼65%의 범위내에 있는 것을 알 수 있다. 또한, 이 화합물 분산영역의 체적분률은 YS가 300㎫이하인 마그네슘 합금을 제외하면 35∼65%의 범위내에 있는 것이 바람직하다고 할 수 있다.
도 7 및 도 8에 의하면, C36형 화합물의 함유량의 증가에 따라 0.2% 인장내력이 증가하는 것이 확인되었다.
도 9는 Mg85Al10Ca5 합금 압출재에 있어서의 기계적 특성의 압출비 의존성을 나타내는 도면이며, 가로축은 압출비를 나타내고, 좌측의 세로축은 인장강도 UTS 및 0.2% 인장내력 σ0.2를 나타내고, 우측의 세로축은 신장 δ를 나타낸다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 9이상의 압출비(2.2이상의 상당 변형)에 의해 압출가공함으로써 2%이상의 신장이 얻어지는 것이 확인되었다.
도 10은 Mg85Al10Ca5 합금 주조재에 793K의 온도에서 1시간, 0.5시간, 2시간의 열처리를 행한 후, 523K의 온도에서 압출비 10, 압출속도 2.5mm/초로 압출가공한 압출재를 실온 인장 시험에서 기계적 성질을 평가한 결과를 나타내는 도면이며, 가로축은 열처리 시간을 나타내고, 좌측의 세로축은 인장강도 σUTS 및 0.2% 인장내력 σ0.2를 나타내고, 우측의 세로축은 신장 δ를 나타낸다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 소성가공전에 주조재에 열처리를 실시함으로써 비약적으로 신장을 향상시킬 수 있다. 또한, 5분정도의 열처리를 행하면 신장의 향상 효과를 실현할 수 있다고 예상된다.
도 11은 ASTM 규격에 의한 AZ91 합금에 Ca를 0∼3.1원자% 함유시킨 합금재(Ca-containing AZ91-based Alloys) 및 Mg85Al10Ca5 합금재에 있어서의 발화 온도의 Ca 첨가량 의존성을 나타내는 도면이며, 가로축은 Ca 첨가량을 나타내고, 세로축은 발화 온도를 나타낸다.
도 11의 연소 시험에 의하면 Ca 첨가량이 3원자%이상이 되면 발화 온도가 1123K(850℃)이상이 되는 것을 알 수 있고, Ca 첨가량이 5원자%이상이 되면 발화 온도가 1363K(1090℃)이상이 된다.
도 12는 Mg100 - xCax(x=0∼5) 합금재, Mg90 - xAl10Cax(x=0∼5) 합금재, Mg89 .5-xAl10CaxZn0.5(x=0∼5) 합금재, Mg89 - xAl10CaxZn1(x=0∼5) 합금재, Mg88 - xAl10CaxZn2(x=0∼5) 합금재 각각에 있어서의 발화 온도의 Ca 첨가량 의존성을 나타내는 도면이며, 가로축은 Ca 첨가량을 나타내고, 세로축은 발화 온도를 나타낸다.
도 12의 연소 시험에 의하면 Zn 첨가량이 늘어나면 발화 온도가 높아지는 것을 알 수 있다.
도 13은 Mg89 - xAl10Ca1Znx(x=0∼2.0) 합금재, Mg88 - xAl10Ca2Znx(x=0∼2.0) 합금재, Mg87-xAl10Ca3Znx(x=0∼2.0) 합금재, Mg86 - xAl10Ca4Znx(x=0∼2.0) 합금재, Mg85 -xAl10Ca5Znx(x=0∼2.0) 합금재 각각에 있어서의 발화 온도의 Zn 첨가량 의존성을 나타내는 도면이며, 가로축은 Zn 첨가량을 나타내고, 세로축은 발화 온도를 나타낸다.
도 13의 연소 시험에 의하면 Ca 첨가량이 늘어나면 발화 온도가 높아지는 것을 알 수 있다. 또한, Mg83Al10Ca5Zn2 합금재에서는 1380K의 발화 온도를 나타냈다. 그리고, 이 Mg83Al10Ca5Zn2 합금을 표 1에 나타내는 시료와 동일한 방법으로 제작하고, 그 기계적 특성을 측정한 결과, 항복 응력이 380㎫인 것을 확인했다.
도 14는 Mg85Al10Ca5 합금을 대기중에서 용융한 합금 시료의 표면 피막의 구조를 나타내는 사진 및 피막의 분석 결과를 나타내는 도면이다.
도 15는 도 14에 나타내는 합금 시료의 표면 피막을 모식적으로 나타내는 도면이다.
<불연성 발현 메커니즘>
도 14 및 도 15에 의하면, Mg85Al10Ca5 합금의 용융시에 형성되는 표면 피막은 3층 구조이며, 표층으로부터 초미세립 CaO층, 미세립 MgO층, 조대 MgO층에 의해 형성되어 있는 것이 확인되었다. 이렇게 용융시에 초미세립 CaO층을 형성함으로써 불연성의 발현에 크게 기여하고 있는 것이 시사되었다.
(부식 시험)
표 2에 나타내는 조성의 마그네슘 합금에 부식 시험을 행했다. 부식 조건은 1wt%ＮaCl 수용액(초기 pH=6.8)에 침지시켜 부식 속도를 측정했다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure pat00002
표 2에 의하면, Mn 및 Zn을 미량 첨가한 Mg84 . 9Al10Ca5Mn0 .1 합금 및 Mg84.9Al10Ca5Zn0.1 합금이 극히 높은 내식성을 나타냈다.

Claims (27)

  1. Ca를 a원자% 함유하고, Al을 b원자% 함유하고, 잔부가 Mg로 이루어지는 조성을 갖고,
    (Mg,Al)2Ca를 c체적% 함유하고,
    a와 b와 c가 하기 식(1'), (2'), (3) 및 (4)를 충족하고,
    상기 (Mg,Al)2Ca가 분산되어 있고,
    상기 (Mg,Al)2Ca가 분산된 영역의 체적분률은 f%이며, f가 하기 식(7)을 충족하고,
    인장 강도가 415MPa 이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
    (1') 4≤a≤6.5
    (2') 7.5≤b≤11
    (3) 1.2≤b/a≤3.0
    (4) 10≤c≤35
    (7) 35≤f≤65
  2. Ca를 a원자% 함유하고, Al을 b원자% 함유하고, 잔부가 Mg로 이루어지는 조성을 갖고,
    (Mg,Al)2Ca를 c체적% 함유하고,
    a와 b와 c가 하기 식(1'), (2'), (3) 및 (4)를 충족하고,
    상기 (Mg,Al)2Ca가 분산되어 있고,
    상기 (Mg,Al)2Ca가 분산된 영역의 체적분률은 f%이며, f가 하기 식(7)을 충족하고,
    인장 강도가 415MPa 이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
    (1') 4≤a≤6.5
    (2') 8≤b≤11
    (3) 1.2≤b/a≤3.0
    (4) 10≤c≤35
    (7) 35≤f≤65
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 마그네슘 합금에 Zn을 x원자% 함유하고, x가 하기 식(20)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
    (20) 0<x≤3
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 마그네슘 합금은 Al12Mg17을 d체적% 함유하고, d가 하기 식(5)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
    (5) 0<d≤10
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 분산된 (Mg,Al)2Ca의 결정 입경은 e이며, e가 하기 식(6)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
    (6) 1nm≤e≤2㎛
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 마그네슘 합금의 발화 온도는 850℃이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 a와 b가 하기 식(3')을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
    (3') 11/7≤b/a≤12/5
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 마그네슘 합금의 발화 온도는 1090℃이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 마그네슘 합금은 압축내력을 g로 하고, 인장내력을 h로 했을 경우, g와 h가 하기 식(8)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
    (8) 0.8≤g/h
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 마그네슘 합금에 Mn, Zr, Si, Sc, Sn, Ag, Cu, Li, Be, Mo, Nb, W, 및 희토류원소의 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 i원자% 함유하고, i가 하기 식(9)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
    (9) 0<i≤0.3
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 마그네슘 합금에 Al2O3, Mg2Si, SiC, MgO, 및 CaO의 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 화합물 중의 금속원자의 양으로서 j원자% 함유하고, j가 하기 식(10)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금.
    (10) 0<j≤5
  12. Ca를 a원자% 함유하고, Al을 b원자% 함유하고, 잔부가 Mg로 이루어지는 조성을 갖고, (Mg,Al)2Ca를 c체적% 함유하고, a와 b와 c가 하기 식(1'), (2'), (3) 및 (4)를 충족하는 주조물을 주조법에 의해 형성하고,
    상기 주조물에 압출비가 9 이상의 압출가공을 행하고,
    상기 압출가공을 행한 후의 상기 (Mg,Al)2Ca가 분산된 영역의 체적분률은 f%이며, f가 하기 식(7)을 충족하고,
    상기 압출가공을 행한 후의 가공물의 인장 강도가 415MPa 이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
    (1') 4≤a≤6.5
    (2') 7.5≤b≤11
    (3) 1.2≤b/a≤3.0
    (4) 10≤c≤35
    (7) 35≤f≤65
  13. Ca를 a원자% 함유하고, Al을 b원자% 함유하고, 잔부가 Mg로 이루어지는 조성을 갖고, (Mg,Al)2Ca를 c체적% 함유하고, a와 b와 c가 하기 식(1'), (2'), (3) 및 (4)를 충족하는 주조물을 주조법에 의해 형성하고,
    상기 주조물에 압출비가 9 이상의 압출가공을 행하고,
    상기 압출가공을 행한 후의 상기 (Mg,Al)2Ca가 분산된 영역의 체적분률은 f%이며, f가 하기 식(7)을 충족하고,
    상기 압출가공을 행한 후의 가공물의 인장 강도가 415MPa 이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
    (1') 4≤a≤6.5
    (2') 8≤b≤11
    (3) 1.2≤b/a≤3.0
    (4) 10≤c≤30
    (7) 35≤f≤65
  14. Ca를 a원자% 함유하고, Al을 b원자% 함유하고, Zn을 x원자% 함유하고, 잔부가 Mg로 이루어지는 조성을 갖고, a와 b와 x가 하기 식(1'), (2'), (3) 및 (20)을 충족하는 주조물을 주조법에 의해 형성하고,
    상기 주조물에 압출비가 9 이상의 압출가공을 행하고,
    상기 압출가공을 행한 후의 (Mg,Al)2Ca가 분산된 영역의 체적분률은 f%이며, f가 하기 식(7)을 충족하고,
    상기 압출가공을 행한 후의 가공물의 인장 강도가 415MPa 이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
    (1') 4≤a≤6.5
    (2') 7.5≤b≤11
    (3) 1.2≤b/a≤3.0
    (7) 35≤f≤65
    (20) 0<x≤3
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 주조물은 (Mg,Al)2Ca를 c체적% 함유하고, c가 하기 식(4)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
    (4) 10≤c≤35
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주조물은 Al12Mg17을 d체적% 함유하고, d가 하기 식(5)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
    (5) 0<d≤10
  17. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주조물을 형성할 때의 냉각 속도는 1000K/초 이하인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
  18. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압출가공을 행할 때의 상당 변형은 2.2 이상인 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
  19. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압출가공을 행하기 전에 상기 주조물에 400℃∼600℃의 온도에서 5분∼24시간의 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
  20. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 a와 b가 하기 식(3')을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
    (3') 11/7≤b/a≤12/5
  21. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압출가공을 행한 후의 상기 (Mg,Al)2Ca의 결정 입경은 e이며, e가 하기 식(6)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
    (6) 1nm≤e≤2㎛
  22. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압출가공을 행한 후에 상기 마그네슘 합금에 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
  23. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압출가공을 행한 후에 상기 마그네슘 합금에 용체화 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 용체화 처리를 행한 후에 상기 마그네슘 합금에 시효 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
  25. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마그네슘 합금은 압축내력을 g로 하고, 인장내력을 h로 했을 경우, g와 h가 하기 식(8)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
    (8) 0.8≤g/h
  26. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주조물에 Mn, Zr, Si, Sc, Sn, Ag, Cu, Li, Be, Mo, Nb, W, 및 희토류원소의 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 i원자% 함유하고, i가 하기 식(9)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
    (9) 0<i≤0.3
  27. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주조물에 Al2O3, Mg2Si, SiC, MgO, 및 CaO의 군에서 선택된 적어도 하나의 화합물을 화합물 중의 금속원자의 양으로서 j원자% 함유하고, j가 하기 식(10)을 충족하는 것을 특징으로 하는 마그네슘 합금의 제조 방법.
    (10) 0<j≤5
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