WO2018012602A1 - マグネシウム合金 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a magnesium alloy.
- This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-140004 filed on Jul. 15, 2016, and incorporates all the contents described in the above Japanese application.
- Magnesium alloy is attracting attention as a lightweight material because it has the smallest specific gravity among practical metals and is excellent in specific strength and specific rigidity.
- the magnesium alloy has various characteristics by containing various additive elements (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
- the magnesium alloy according to the present disclosure is Al is 5.0% by mass or more and 15.0% by mass or less, Sr is 2.5 mass% or more and 7.0 mass% or less, 0.05 mass% or more and less than 3.0 mass% of Ca, Mn is contained in an amount of 0.1% by mass to 0.6% by mass with the balance being Mg and inevitable impurities.
- Sample No. produced in Test Example 1 1 is a micrograph of a cross section of a die cast material 1-17 observed with a scanning electron microscope (SEM).
- Some parts may have a higher operating environment temperature than room temperature.
- a part disposed near the engine room may have a use environment temperature of about 100 ° C. to 180 ° C., and is preferably excellent in heat resistance.
- the fastening state may be loosened due to deformation over time, and the fastening force (residual axial force) is unlikely to decrease, that is, high temperature. It is desired to have excellent creep resistance.
- These parts are typically composed of cast members.
- a flameproof gas is generally used.
- the use of this flameproof gas tends to increase the cost of components and make it difficult to handle. Therefore, it is desired that the magnesium alloy is excellent in flame retardancy.
- an object is to provide a magnesium alloy that is excellent in heat resistance and flame retardancy.
- the magnesium alloy of the present disclosure is excellent in heat resistance and flame resistance.
- a magnesium alloy according to an aspect of the present invention is Al is 5.0% by mass or more and 15.0% by mass or less, Sr is 2.5 mass% or more and 7.0 mass% or less, 0.05 mass% or more and less than 3.0 mass% of Ca, Mn is contained in an amount of 0.1% by mass to 0.6% by mass with the balance being Mg and inevitable impurities.
- the above configuration it is excellent in heat resistance and flame resistance. Although this will be described in detail later, it is considered that this is because the amount of Ca is relatively small and the amount of Sr is relatively large. By being excellent in heat resistance, it can be suitably used for various materials made of magnesium alloys. By being excellent in flame retardancy, it is possible to suppress the ignition of the molten metal even if it is melted in the atmosphere, so that a flameproof gas can be dispensed with and the manufacturing workability can be improved. That the molten metal does not ignite means that the molten metal does not ignite in a state of standing at a typical molten metal temperature of the magnesium alloy. Details of each additive element will be described later.
- the magnesium alloy it may be provided with a structure in which the area ratio of the compound containing Mg and Al in the cross section is 5% or less.
- magnesium alloy it may be included 0.5% by mass or more and 3.0% by mass or less of rare earth elements.
- the rare earth element content is 0.5 mass% or more, a compound containing aluminum and a rare earth element can be present in the alloy structure, and high temperature creep resistance can be easily improved.
- the content of the rare earth element is 3.0% by mass or less, it is easy to suppress hot cracking by suppressing an excessive amount of the compound containing aluminum and the rare earth element.
- the total content of Sr and Ca is 6.0 mass% or less.
- the magnesium alloy according to the embodiment contains specific amounts of Al, Sr, Ca, and Mn as additive elements, with the balance being Mg and inevitable impurities.
- Mg the content of Sr is relatively large and the content of Ca is relatively small. Details will be described below.
- Al improves high temperature creep resistance. In addition, Al improves mechanical properties such as corrosion resistance, strength, and plastic deformation resistance. Al is present in the alloy structure by forming a compound containing Sr (Al—Sr compound) or a compound containing Ca (Al—Ca compound). Details of each compound will be described later.
- the content of Al is 5.0% by mass or more and 15.0% by mass or less.
- the Al content is 5.0% by mass or more, an Al—Sr compound or an Al—Ca compound is easily formed, and high temperature creep resistance is easily improved.
- moderate toughness can be obtained.
- a compound containing Mg (Mg—Al compound) is not excessively formed (precipitated), it is easy to suppress a decrease in high-temperature creep resistance.
- the content of Al is more preferably 6.0% by mass or more and 12.0% by mass or less. If the Al content is 6.0% by mass or more, the melting point of the magnesium alloy is lowered and the hot-water flow is improved, so that the castability is easily improved.
- the Al content is 12.0% by mass or less, the formation of the Mg—Al compound can be easily suppressed and the heat resistance can be further improved.
- the content of Al is particularly preferably 8.0% by mass or more and 10.0% by mass or less. When the Al content is 8.0% by mass or more and 10.0% by mass or less, the balance of castability, corrosion resistance, strength, and toughness is excellent.
- Sr improves high temperature creep resistance and improves flame retardancy. Due to the improvement in flame retardancy, the ignition of the molten metal can be suppressed even if it is melted in the atmosphere. Suppressing the ignition of the molten metal means that the ignition can be suppressed in a state of standing at a typical molten metal temperature of the magnesium alloy.
- the typical molten metal temperature of the magnesium alloy includes, for example, about 660 ° C. or higher and 750 ° C. or lower. Therefore, a flameproof gas can be dispensed with and manufacturing workability can be improved.
- Sr forms an Al—Sr compound and exists in the alloy structure. By the formation of the Al—Sr compound, the formation (precipitation) of the Mg—Al compound is suppressed.
- the content of Sr is 2.5% by mass or more and 7.0% by mass or less.
- the content of Sr is 2.5% by mass or more and 7.0% by mass or less.
- the higher the Sr content the more Al—Sr compounds are formed, and the more the Sr content is, the greater the presence of crystal grain boundaries.
- the content of Sr is further preferably 2.5% by mass or more and 5.0% by mass or less. If the Sr content is 5.0% by mass or less, seizure to the casting mold can be reduced.
- the content of Sr is particularly preferably 2.5% by mass or more and 4.0% by mass or less. If the Sr content is 4.0 mass% or less, seizure to the casting mold can be further reduced without lowering the heat resistance.
- Ca improves high temperature creep resistance. Ca forms an Al—Ca compound and exists in the alloy structure. The formation of the Al—Ca compound suppresses the formation (precipitation) of the Mg—Al compound.
- Ca content may be 0.05% by mass or more and less than 3.0% by mass.
- the content of Ca is preferably 0.5% by mass or more and 2.0% by mass or less.
- the Ca content is 0.5% by mass or more, an Al—Ca compound is formed to improve heat resistance, and the flame retardancy of the molten metal is easily improved.
- the Ca content is particularly preferably 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less. If the Ca content is 1.5% by mass or less, the occurrence of defects such as hot cracking can be suppressed without impairing the heat resistance and flame retardancy of the molten metal.
- Mn improves high temperature creep resistance.
- Mn reduces Fe that may be present as an impurity in the magnesium alloy, and contributes to an improvement in corrosion resistance.
- Mn forms a compound containing Al (Al—Mn compound) and suppresses the formation (precipitation) of the Mg—Al compound.
- the content of Mn is 0.1% by mass or more and 0.6% by mass or less.
- the Mn content is preferably 0.2% by mass or more and 0.4% by mass or less. If the Mn content is 0.2% by mass or more and 0.4% by mass or less, the Fe content of impurities that deteriorate the corrosion resistance can be reduced.
- the Mn content is particularly preferably 0.2% by mass or more and 0.3% by mass or less.
- the generation of coarse Al—Mn compounds can be reduced without impairing the effect of reducing the Fe content of impurities. Corrosion resistance can be improved without adversely affecting the properties.
- RE improves high temperature creep resistance.
- RE forms a compound containing Al (Al-RE compound) and exists in the alloy structure. Formation of this Al—RE compound suppresses the formation (precipitation) of the Mg—Al compound.
- RE is at least one rare earth element selected from Group 3 elements of the periodic table, that is, scandium (Sc), yttrium (Y), lanthanoid, and actinoid, and is an alloy containing a plurality of rare earth elements. Including misch metal.
- the content of RE is 0.5% by mass or more and 3.0% by mass or less.
- the RE content is preferably 0.5% by mass or more and 2.0% by mass or less. If the RE content is 2.0 mass% or less, hot cracking can be reduced while improving heat resistance.
- the RE content is particularly preferably 0.5% by mass or more and 1.5% by mass or less. When the RE content is 1.5% by mass or less, the heat resistance can be sufficiently improved. In addition, the amount of expensive rare earth elements used can be reduced, and the alloy cost can be reduced.
- the total content of Sr and Ca is preferably 3.0% by mass or more. If the total content is 3.0% by mass or more, it is easy to effectively improve the high temperature creep resistance.
- the total content of Sr and Ca is preferably 6.0% by mass or less. If the total content is 6.0% by mass or less, it is easy to effectively suppress defects such as seizure to the casting mold and hot cracking.
- the total content of Sr and Ca is more preferably 3.0% by mass or more and 5.0% by mass or less, and particularly preferably 3.5% by mass or more and 4.5% by mass or less.
- the greater the Al content the greater the total content of Sr and Ca within the above range. Then, even if the Al content is large, it is easy to effectively suppress the formation of the Mg—Al compound by forming the Al—Sr compound or the Al—Ca compound.
- the content ratio of Sr and Ca is preferably 2: 1 to 5: 1, for example. If it does so, it will be easy to obtain the improvement effect of high temperature creep resistance, and the suppression effect of defects, such as seizure to a casting metal mold
- the content ratio of Sr and Ca is particularly preferably about 3: 1.
- the magnesium alloy has a structure in which at least one of the above-described Al—Sr compound and Al—Ca compound, typically both, are dispersed in the grain boundaries.
- the magnesium alloy contains RE as an additive element
- the Al—RE compound is also present at the grain boundaries in the same manner as the Al—Sr compound and Al—Ca compound.
- This magnesium alloy has a structure with little or substantially no Mg—Al compound.
- Al—Sr compounds, Al—Ca compounds, and Al—RE compounds are typically crystallized products.
- the melting point of the Al—Sr compound and the Al—Ca compound is 1000 ° C. or higher, and the melting point of the Al—RE compound is 1100 ° C. or higher, which is sufficiently higher than the melting point of the Mg—Al compound (462 ° C.).
- These high-melting point compounds such as Al-Sr compounds, Al-Ca compounds, and Al-RE compounds are dispersed at the grain boundaries, and low-melting point compounds such as Mg-Al compounds are few so that they can be maintained at high temperatures. Even in such a case, it is considered that the grain boundary sliding can be suppressed and the creep deformation can be made difficult.
- Examples of the Al—Sr compound include Al 2 Sr, Al 4 Sr, Mg 13 Al 3 Sr, Mg 11 Al 3 Sr, and Mg 9 Al 3 Sr.
- Examples of the Al—Ca compound include Al 2 Ca, Al 4 Ca, (MgAl) 2 Ca, and the like.
- Examples of the type of Al-RE compound include Al 2 RE, Al 11 RE 3 and the like.
- Examples of the Mg—Al compound include Mg 17 Al 12 .
- the composition of these compounds can be confirmed by performing component analysis by, for example, energy dispersive X-ray analysis (EDX) or Auger electron spectroscopy (AES).
- EDX energy dispersive X-ray analysis
- AES Auger electron spectroscopy
- the structure having little or substantially no Mg—Al compound is quantitatively a structure in which the area ratio of the Mg—Al compound in the cross section of the magnesium alloy is 5% or less.
- the smaller the area ratio the better the high temperature creep resistance, and the more the defects such as hot cracking can be suppressed.
- the area ratio is preferably 4% or less, and more preferably 2% or less.
- the area ratio is most preferably 0%, that is, there is no Mg—Al compound.
- the method for measuring the area ratio is as follows. Using the micrograph of the cross section of the magnesium alloy, the Mg—Al compound (mainly Mg 17 Al 12 ) present in the observation visual field Sf (350 ⁇ m ⁇ 250 ⁇ m) is extracted to determine its area, and further the total area Sm is determined. . Then, (Sm / Sf) ⁇ 100% is obtained as the area ratio of the Mg—Al compound in the cross section, and the average of the area ratios in the ten observation fields is defined as the area ratio (%).
- the cross section can be collected using a commercially available cross section polisher (CP) processing apparatus.
- the cross-sectional area of the Mg—Al compound can be easily measured by using a binarized image obtained by binarizing a micrograph (SEM image) with an image processing apparatus.
- the binarization process can be performed by distinguishing the Mg—Al compound from the parent phase and other compounds based on the color tone. At this time, the kind of the parent phase and each compound can be confirmed by performing point analysis by EDX.
- the magnesium alloy which concerns on embodiment can be utilized suitably for the raw material of various cast members.
- the following effects can be obtained.
- Test Example 1 A die-cast material was produced using a magnesium alloy, and the heat resistance, cracking and seizure property of the die-cast material were evaluated.
- the production conditions of the magnesium alloy of the present invention are not limited to the following production conditions of the die-cast material.
- a molten magnesium alloy was prepared. First, 50 kg of a mass of 99.9% by mass of magnesium was prepared and melted at 690 ° C. using a melting furnace in an Ar atmosphere to prepare a pure magnesium melt. Subsequently, a lump of the following additive elements 1 to 5 was added to the completely melted pure magnesium melt to prepare magnesium alloy melts having the compositions shown in Tables 1 to 4. “-” In Tables 1 to 4 indicates that no additive element is contained. The addition and dissolution of the additive element was performed by stirring for 10 minutes with a rod-shaped jig while maintaining the hot water temperature at 690 ° C.
- a die-cast material was prepared using the magnesium alloy melt of each prepared sample.
- a cold chamber die-casting machine manufactured by Ube Industries, Ltd., model number UB530iS2
- casting was carried out with the molten metal temperature set at 690 ° C., the injection speed set at 2.5 m / s, and the casting pressure set at 60 MPa.
- the shape of the die-cast material was a ring shape.
- the number of observation visual fields was 10, and the average of the area ratios in the 10 observation visual fields was defined as the area ratio (%) of the Mg—Al compound in each sample.
- the results are shown in Tables 1 to 4.
- the cross-sectional area of the Mg—Al compound can be easily measured by using a binarized image obtained by binarizing a micrograph (SEM image) with an image processing apparatus.
- sample no. A photomicrograph of 1-17 is shown in FIG.
- the portion shown in dark gray is the parent phase of the magnesium alloy
- the portion shown in light gray is the Al—Ca compound
- the portion shown in white is the Al—Sr compound.
- sample No. 1 containing Al, Sr, Ca, Mn in a specific range. 1-17 shows that the Al—Sr compound and the Al—Ca compound are dispersed in the grain boundary.
- the heat resistance of the die-cast material of each prepared sample was evaluated. This evaluation was performed by heat-treating a test member in which a die-cast material and an aluminum block material of each sample were fastened with an iron bolt, and obtaining a residual axial force (%) from the amount of bolt distortion before and after the heat treatment. .
- the test member is provided with a bolt hole having the same diameter as the hole of the die-cast material of each sample at an appropriate position of the block material. The bolt hole and the hole of the die-cast material of each sample are aligned, and an iron bolt is tightened. It was made with.
- the heat treatment conditions were a temperature of 150 ° C. and a holding time of 170 hours.
- the amount of strain was determined with a commercially available strain gauge placed on the bolt.
- the residual axial force is defined as “So” as the amount of strain of the bolt immediately after fastening and before heating to 150 ° C., and St as the amount of strain of the bolt after giving a thermal history of 150 ° C. ⁇ 170 hours. ) / So] ⁇ 100 (%).
- the amount of strain So before heating was the amount of strain when tightening with an initial tightening axial force of 9N.
- the results of the residual axial force and the evaluations A to C are shown in Tables 1 to 4. Evaluation A was a residual axial force of 50% or more, Evaluation B was a residual axial force of 40% or more and less than 50%, and Evaluation C was a residual axial force of less than 40%. “*” Shown in Table 4 indicates that measurement could not be performed due to a crack.
- evaluation of seizure The seizure property of the die-cast material of each produced sample was evaluated. Evaluation of this seizure property was performed by visually confirming the surface of the die-cast material of each sample and examining the number of seizure locations, as in the case of crack evaluation. The number of seizure locations was the average of the number of seizure locations in 10 die-cast materials prepared for each sample. Tables 1 to 4 show the results of the seizure locations (locations) and their evaluations A to C. Evaluation A was a seizure location of 0, evaluation B was a seizure location of more than 0 and less than 5, and evaluation C was a seizure location of more than 5 locations.
- Table 1 shows the results of comprehensive evaluation of the three evaluations of heat resistance, cracking, and seizure.
- Comprehensive evaluation A is the case where all three evaluations of heat resistance, cracking and seizure are A
- comprehensive evaluation B is when there is at least one B out of the three evaluations and there is no C
- the overall evaluation C was determined when there was C in one of the three evaluations.
- sample No. 1-34 has a residual axial force of 50% or more, zero cracks, and zero seizure, and is found to be excellent in all of heat resistance, cracks, and seizure properties.
- sample No. 1-101 to Sample No. No. 1-117 has a low residual axial force, a lot of cracks, and a lot of seizures, and any one or two of heat resistance, cracks and seizure properties are shown in Sample No. 1-1. 1-1 to Sample No. It can be seen that it is inferior to 1-43.
- Test Example 2 The flame retardancy of magnesium alloys was evaluated. The evaluation of flame retardancy was performed by confirming the ignition state of the molten magnesium alloy. First, sample no. 1-13 (Table 1) and Sample No. A molten magnesium alloy having the same composition as 1-105 (Table 4) was prepared in the same manner as in Test Example 1. Subsequently, the state in which the hot water temperature was 700 ° C. was maintained for 1 hour in the atmosphere without stirring the molten metal, and the ignition state of the molten metal was confirmed.
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Abstract
Alを5.0質量%以上15.0質量%以下、Srを2.5質量%以上7.0質量%以下、Caを0.05質量%以上3.0質量%未満、Mnを0.1質量%以上0.6質量%以下含み、残部がMg及び不可避不純物であるマグネシウム合金。
Description
本発明は、マグネシウム合金に関する。
本出願は、2016年7月15日付の日本国出願の特願2016-140004に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
本出願は、2016年7月15日付の日本国出願の特願2016-140004に基づく優先権を主張し、前記日本国出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
マグネシウム合金は、実用金属で最も比重が小さく、比強度、比剛性に優れるので、軽量素材として注目されている。そのマグネシウム合金は、各種の添加元素を含有することで、各種の特性を有する(例えば、特許文献1や特許文献2)。
本開示に係るマグネシウム合金は、
Alを5.0質量%以上15.0質量%以下、
Srを2.5質量%以上7.0質量%以下、
Caを0.05質量%以上3.0質量%未満、
Mnを0.1質量%以上0.6質量%以下含み、残部がMg及び不可避不純物である。
Alを5.0質量%以上15.0質量%以下、
Srを2.5質量%以上7.0質量%以下、
Caを0.05質量%以上3.0質量%未満、
Mnを0.1質量%以上0.6質量%以下含み、残部がMg及び不可避不純物である。
[本開示が解決しようとする課題]
耐熱性に優れる上に、難燃性に優れるマグネシウム合金の開発が望まれている。
耐熱性に優れる上に、難燃性に優れるマグネシウム合金の開発が望まれている。
自動車部品や航空機部品などの部品は、使用環境温度が常温よりも高い場合がある。例えば、エンジンルームの近くに配置される部品は、使用環境温度が100℃~180℃程度である場合があり、耐熱性に優れることが望まれる。特に、これらの部品は、他の部品や設置対象にボルトなどによって締結される場合、経時的な変形によって締結状態が緩む虞があり、締結力(残留軸力)が低下し難いこと、即ち高温耐クリープ性に優れることが望まれる。
これらの部品は、代表的には鋳造部材で構成されている。この鋳造部材を製造する際、マグネシウム合金の溶湯の発火を抑制するために、一般的に、防燃ガスが用いられている。この防燃ガスの使用は、部品コストが高くなる上にその扱いが煩雑になり易い。そのため、マグネシウム合金は難燃性に優れることが望まれる。
そこで、耐熱性に優れる上に、難燃性に優れるマグネシウム合金を提供することを目的の一つとする。
[本開示の効果]
本開示のマグネシウム合金は、耐熱性に優れる上に、難燃性に優れる。
本開示のマグネシウム合金は、耐熱性に優れる上に、難燃性に優れる。
《本発明の実施形態の説明》
本発明者らは、耐熱性に優れる上に、難燃性に優れるマグネシウム合金を製造するべく、添加元素の種類及び含有量を鋭意検討した。その結果、アルミニウム(Al)、ストロンチウム(Sr)、カルシウム(Ca)、及びマンガン(Mn)を添加元素とし、Caの量を比較的少なくすると共にSrの量を比較的多くすることで、耐熱性に優れる上に、難燃性に優れるマグネシウム合金が得られるとの知見を得た。本発明は、上記知見に基づくものである。最初に本発明の実施態様の内容を列記して説明する。
本発明者らは、耐熱性に優れる上に、難燃性に優れるマグネシウム合金を製造するべく、添加元素の種類及び含有量を鋭意検討した。その結果、アルミニウム(Al)、ストロンチウム(Sr)、カルシウム(Ca)、及びマンガン(Mn)を添加元素とし、Caの量を比較的少なくすると共にSrの量を比較的多くすることで、耐熱性に優れる上に、難燃性に優れるマグネシウム合金が得られるとの知見を得た。本発明は、上記知見に基づくものである。最初に本発明の実施態様の内容を列記して説明する。
(1)本発明の一態様に係るマグネシウム合金は、
Alを5.0質量%以上15.0質量%以下、
Srを2.5質量%以上7.0質量%以下、
Caを0.05質量%以上3.0質量%未満、
Mnを0.1質量%以上0.6質量%以下含み、残部がMg及び不可避不純物である。
Alを5.0質量%以上15.0質量%以下、
Srを2.5質量%以上7.0質量%以下、
Caを0.05質量%以上3.0質量%未満、
Mnを0.1質量%以上0.6質量%以下含み、残部がMg及び不可避不純物である。
上記の構成によれば、耐熱性に優れる上に、難燃性に優れる。これは、詳しくは後述するが、Caの量を比較的少なくすると共にSrの量を比較的多くしたためであると考えられる。耐熱性に優れることで、マグネシウム合金からなる各種の素材に好適に利用できる。難燃性に優れることで、大気中で溶解しても溶湯の発火を抑制できるため、防燃ガスを不要にできて製造作業性を向上できる。溶湯が発火しないとは、マグネシウム合金の代表的な溶湯温度で静置した状態において発火しないこと言う。各添加元素の詳細は、後述する。
(2)上記マグネシウム合金の一形態として、断面におけるMgとAlとを含む化合物の面積割合が5%以下である組織を備えることが挙げられる。
MgとAlとを含む化合物は比較的低融点であるため、その化合物の面積割合を5%以下とすれば、耐熱性の低下を抑制し易い。
(3)上記マグネシウム合金の一形態として、希土類元素を0.5質量%以上3.0質量%以下含むことが挙げられる。
希土類元素の含有量を0.5質量%以上とすれば、アルミニウムと希土類元素とを含む化合物を合金組織中に存在させられて、高温耐クリープ性を向上させ易い。希土類元素の含有量を3.0質量%以下とすれば、アルミニウムと希土類元素とを含む化合物が過度に多くなり過ぎることを抑制して、熱間割れを抑制し易い。
(4)上記マグネシウム合金の一形態として、SrとCaの合計含有量が6.0質量%以下であることが挙げられる。
SrとCaの合計含有量を6.0質量%以下とすれば、鋳造金型への焼付きと熱間割れなどの欠陥とを抑制し易い。
《本発明の実施形態の詳細》
本発明の実施形態の詳細を、以下に説明する。
本発明の実施形態の詳細を、以下に説明する。
〔マグネシウム合金〕
実施形態に係るマグネシウム合金は、添加元素としてAl、Sr、Ca、Mnをそれぞれ特定の量含有し、残部がMg及び不可避不純物である。このMg合金の特徴の一つは、Srの含有量が比較的多くてCaの含有量が比較的少ない点にある。以下、その詳細を説明する。
実施形態に係るマグネシウム合金は、添加元素としてAl、Sr、Ca、Mnをそれぞれ特定の量含有し、残部がMg及び不可避不純物である。このMg合金の特徴の一つは、Srの含有量が比較的多くてCaの含有量が比較的少ない点にある。以下、その詳細を説明する。
[アルミニウム(Al)]
Alは、高温耐クリープ性を向上する。加えて、Alは、耐食性、強度、耐塑性変形性といった機械的特性を向上する。Alは、Srを含む化合物(Al-Sr化合物)やCaを含む化合物(Al-Ca化合物)などを形成して合金組織中に存在する。各化合物の詳細は後述する。
Alは、高温耐クリープ性を向上する。加えて、Alは、耐食性、強度、耐塑性変形性といった機械的特性を向上する。Alは、Srを含む化合物(Al-Sr化合物)やCaを含む化合物(Al-Ca化合物)などを形成して合金組織中に存在する。各化合物の詳細は後述する。
Alの含有量は、5.0質量%以上15.0質量%以下が挙げられる。Alの含有量を5.0質量%以上とすることで、Al-Sr化合物やAl-Ca化合物を十分に形成し易く、高温耐クリープ性を向上し易い。Alの含有量を15.0質量%以下とすることで、適度な靭性を有することができる。また、Mgを含む化合物(Mg-Al化合物)が過度に形成(析出)されないため、高温耐クリープ性の低下を抑制し易い。Alの含有量は、更に6.0質量%以上12.0質量%以下が好ましい。Alの含有量を6.0質量%以上とすれば、マグネシウム合金の融点が低下することで湯流れ性が良くなるため鋳造性を向上し易い。Alの含有量を12.0質量%以下とすれば、Mg-Al化合物の形成を抑制し易く、耐熱性を更に向上し易い。Alの含有量は、特に8.0質量%以上10.0質量%以下が好ましい。Alの含有量を8.0質量%以上10.0質量%以下とすれば、鋳造性、耐食性、強度、靭性のバランスに優れる。
[ストロンチウム(Sr)]
Srは、高温耐クリープ性を向上すると共に、難燃性を向上する。難燃性の向上により、大気中で溶解しても溶湯の発火を抑制できる。溶湯の発火を抑制とは、マグネシウム合金の代表的な溶湯温度で静置した状態において発火を抑制できるこという。マグネシウム合金の代表的な溶湯温度とは、例えば、660℃以上750℃以下程度が挙げられる。そのため、防燃ガスを不要にできて製造作業性を向上できる。Srは、Al-Sr化合物を形成して合金組織中に存在する。このAl-Sr化合物の形成により、Mg-Al化合物の形成(析出)が抑制される。
Srは、高温耐クリープ性を向上すると共に、難燃性を向上する。難燃性の向上により、大気中で溶解しても溶湯の発火を抑制できる。溶湯の発火を抑制とは、マグネシウム合金の代表的な溶湯温度で静置した状態において発火を抑制できるこという。マグネシウム合金の代表的な溶湯温度とは、例えば、660℃以上750℃以下程度が挙げられる。そのため、防燃ガスを不要にできて製造作業性を向上できる。Srは、Al-Sr化合物を形成して合金組織中に存在する。このAl-Sr化合物の形成により、Mg-Al化合物の形成(析出)が抑制される。
Srの含有量は、2.5質量%以上7.0質量%以下が挙げられる。Srの含有量を2.5質量%以上とすることで、Al-Sr化合物を十分に形成してMg-Al化合物の形成を抑制し易いため、高温耐クリープ性を向上する。その上、難燃性を向上し易い。Srの含有量は、多いほどAl-Sr化合物が十分に形成されて、結晶粒界により多く存在して粒界すべりなどを抑制し易い上に難燃性を高め易い。Srの含有量を7.0質量%以下とすることで、鋳造金型への焼付きを抑制し易い。Srの含有量は、更に2.5質量%以上5.0質量%以下が好ましい。Srの含有量を5.0質量%以下とすれば、鋳造金型への焼付きを低減できる。Srの含有量は、特に2.5質量%以上4.0質量%以下が好ましい。Srの含有量を4.0質量%以下とすれば、耐熱性を低下させることなく鋳造金型への焼付きを更に低減できる。
[カルシウム(Ca)]
Caは、高温耐クリープ性を向上する。Caは、Al-Ca化合物を形成して合金組織中に存在する。このAl-Ca化合物の形成により、Mg-Al化合物の形成(析出)が抑制される。
Caは、高温耐クリープ性を向上する。Caは、Al-Ca化合物を形成して合金組織中に存在する。このAl-Ca化合物の形成により、Mg-Al化合物の形成(析出)が抑制される。
Caの含有量は、0.05質量%以上3.0質量%未満が挙げられる。Caの含有量を0.05質量%以上とすることで、Al-Ca化合物を十分に形成してMg-Al化合物の形成を抑制し易いため、高温耐クリープ性を向上し易い。Caの含有量が多いほど、Srと同様、Al-Ca化合物が十分に形成されて、粒界により多く存在して粒界すべりなどを抑制し易い。Caの含有量を3.0質量%未満とすることで、Al-Ca化合物が過度に存在して熱間割れなどの欠陥の原因になることを抑制し易い上に、鋳造性を向上できる。Caの含有量は、更に0.5質量%以上2.0質量%以下が好ましい。Caの含有量を0.5質量%以上とすれば、Al-Ca化合物を形成して耐熱性を向上させる上に、溶湯の難燃性を向上し易い。Caの含有量は、特に0.5質量%以上1.5質量%以下が好ましい。Caの含有量を1.5質量%以下とすれば、耐熱性及び溶湯の難燃性を損なうことなく熱間割れなどの欠陥の発生を抑制できる。
[マンガン(Mn)]
Mnは、高温耐クリープ性を向上する。その上、Mnは、マグネシウム合金中に不純物として存在し得るFeを低減して、耐食性の向上にも寄与する。Mnは、Alを含む化合物(Al-Mn化合物)を形成して、Mg-Al化合物の形成(析出)を抑制する。
Mnは、高温耐クリープ性を向上する。その上、Mnは、マグネシウム合金中に不純物として存在し得るFeを低減して、耐食性の向上にも寄与する。Mnは、Alを含む化合物(Al-Mn化合物)を形成して、Mg-Al化合物の形成(析出)を抑制する。
Mnの含有量は、0.1質量%以上0.6質量%以下が挙げられる。Mnの含有量を0.1質量%以上とすることで、Al-Mn化合物を十分に形成し易くてMg-Al化合物の形成(析出)を抑制し易い。その上、耐食性を向上し易い。上記の効果は、Mnの含有量が0.6質量%程度で飽和する。Mnの含有量は、更に0.2質量%以上0.4質量%以下が好ましい。Mnの含有量を0.2質量%以上0.4質量%以下とすれば、耐食性を悪化させる不純物のFe量を低減できる。Mnの含有量は、特に0.2質量%以上0.3質量%以下が好ましい。Mnの含有量を0.2質量%以上0.3質量%以下とすれば、不純物のFe量の低減効果を損なうことなく粗大なAl-Mn化合物の発生を低減できるため、耐熱性や機械的特性に悪影響を及ぼさずに耐食性を向上できる。
[希土類元素(RE)]
REは、高温耐クリープ性を向上する。REは、Alを含む化合物(Al-RE化合物)を形成して合金組織中に存在する。このAl-RE化合物の形成により、Mg-Al化合物の形成(析出)が抑制される。REは、周期表3族の元素、即ちスカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタノイド、アクチノイドの中から選択される少なくとも1種の希土類元素であって、複数種の希土類元素を含む合金であるミッシュメタルも含む。
REは、高温耐クリープ性を向上する。REは、Alを含む化合物(Al-RE化合物)を形成して合金組織中に存在する。このAl-RE化合物の形成により、Mg-Al化合物の形成(析出)が抑制される。REは、周期表3族の元素、即ちスカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)、ランタノイド、アクチノイドの中から選択される少なくとも1種の希土類元素であって、複数種の希土類元素を含む合金であるミッシュメタルも含む。
REの含有量は、0.5質量%以上3.0質量%以下が挙げられる。REの含有量を0.5質量%以上とすることで、Al-RE化合物が十分に形成されて、粒界により多く存在して粒界すべりなどを抑制し易い。REの含有量を3.0質量%以下とすることで、Al-RE化合物が過度に存在して熱間割れなどの欠陥の原因になることを抑制し易い。REの含有量は、更に0.5質量%以上2.0質量%以下が好ましい。REの含有量を2.0質量%以下とすれば、耐熱性を向上させた上で、熱間割れを低減できる。REの含有量は、特に0.5質量%以上1.5質量%以下が好ましい。REの含有量を1.5質量%以下とすれば、耐熱性を十分に向上できる。その上、高価な希土類元素の使用量を低減できて合金コストを低減できる。
[Sr+Ca]
SrとCaの合計含有量は、3.0質量%以上が好ましい。この合計含有量を3.0質量%以上とすれば、高温耐クリープ性の効果的に向上させ易い。SrとCaの合計含有量は、6.0質量%以下が好ましい。この合計含有量を6.0質量%以下とすれば、鋳造金型への焼付きや熱間割れなどの欠陥を効果的に抑制し易い。SrとCaの合計含有量は、更に3.0質量%以上5.0質量%以下が好ましく、特に3.5質量%以上4.5質量%以下が好ましい。Alの含有量が多いほど、SrとCaの合計含有量は、上記範囲内において多いことが好ましい。そうすれば、Alの含有量が多くても、Al-Sr化合物やAl-Ca化合物を形成してMg-Al化合物の形成を効果的に抑制し易い。
SrとCaの合計含有量は、3.0質量%以上が好ましい。この合計含有量を3.0質量%以上とすれば、高温耐クリープ性の効果的に向上させ易い。SrとCaの合計含有量は、6.0質量%以下が好ましい。この合計含有量を6.0質量%以下とすれば、鋳造金型への焼付きや熱間割れなどの欠陥を効果的に抑制し易い。SrとCaの合計含有量は、更に3.0質量%以上5.0質量%以下が好ましく、特に3.5質量%以上4.5質量%以下が好ましい。Alの含有量が多いほど、SrとCaの合計含有量は、上記範囲内において多いことが好ましい。そうすれば、Alの含有量が多くても、Al-Sr化合物やAl-Ca化合物を形成してMg-Al化合物の形成を効果的に抑制し易い。
SrとCaの含有比は、例えば、2:1~5:1が好ましい。そうすれば、高温耐クリープ性の向上効果と、鋳造金型への焼付きと熱間割れなどの欠陥の抑制効果とをバランス良く得易い。SrとCaの含有比は、特に3:1程度が好ましい。
[組織]
マグネシウム合金は、上述のAl-Sr化合物、及びAl-Ca化合物の少なくとも一方、代表的には両方が結晶粒界に分散した組織を有する。マグネシウム合金が添加元素としてREを含む場合、Al-RE化合物もAl-Sr化合物やAl-Ca化合物と同様、粒界に分散して存在する。このマグネシウム合金は、Mg-Al化合物が少ない又は実質的に存在しない組織を備える。
マグネシウム合金は、上述のAl-Sr化合物、及びAl-Ca化合物の少なくとも一方、代表的には両方が結晶粒界に分散した組織を有する。マグネシウム合金が添加元素としてREを含む場合、Al-RE化合物もAl-Sr化合物やAl-Ca化合物と同様、粒界に分散して存在する。このマグネシウム合金は、Mg-Al化合物が少ない又は実質的に存在しない組織を備える。
これらAl-Sr化合物、Al-Ca化合物、及びAl-RE化合物は、代表的には晶出物である。Al-Sr化合物、及びAl-Ca化合物の融点は1000℃以上であり、Al-RE化合物の融点は1100℃以上であり、Mg-Al化合物の融点(462℃)よりも十分に高い。これらAl-Sr化合物、Al-Ca化合物、及びAl-RE化合物のような高融点化合物が粒界に分散して存在し、Mg-Al化合物のような低融点化合物が少ないことで、高温に保持された場合でも粒界すべりなどを抑制し、クリープ変形し難くすることができると考えられる。
Al-Sr化合物の種類は、例えば、Al2Sr、Al4Sr、Mg13Al3Sr、Mg11Al3Sr、Mg9Al3Srなどが挙げられる。Al-Ca化合物の種類は、例えば、Al2Ca、Al4Ca、(MgAl)2Caなどが挙げられる。Al-RE化合物の種類は、例えば、Al2RE、Al11RE3などが挙げられる。Mg-Al化合物の種類は、例えば、Mg17Al12が挙げられる。これら化合物の組成は、例えば、エネルギー分散型X線分析法(EDX)や、オージェ電子分光法(AES)などによって成分分析を行うことで確認できる。
Mg-Al化合物が少ない又は実質的に存在しない組織とは、定量的には、マグネシウム合金の断面におけるMg-Al化合物の面積割合が5%以下である組織とする。上記面積割合が少ないほど、高温耐クリープ性に優れる上に上記熱間割れなどの欠陥を抑制できる。上記面積割合は4%以下が好ましく、更に2%以下が好ましい。上記面積割合は0%、即ちMg-Al化合物が存在しないことが最も好ましい。
上記面積割合の測定方法は、次の通りである。マグネシウム合金の断面の顕微鏡写真を用いて、観察視野Sf(350μm×250μm)中に存在するMg-Al化合物(主としてMg17Al12)を抽出してその面積を求め、更にその合計面積Smを求める。そして、(Sm/Sf)×100%をその断面におけるMg-Al化合物の面積割合として求め、10個の観察視野における面積割合の平均を面積割合(%)とする。断面の採取は、市販のクロスセクションポリッシャ(CP)加工装置を用いて行える。Mg-Al化合物の断面積は、画像処理装置によって顕微鏡写真(SEM像)を二値化処理した二値化像などを利用すると容易に測定できる。二値化処理は、Mg-Al化合物と、母相及びそれ以外の化合物とを色調の違いで区別することで行える。このとき、EDXによる点分析を行うことで、母相及び各化合物の種類を確認できる。
[用途]
実施形態に係るマグネシウム合金は、各種鋳造部材の素材に好適に利用できる。
実施形態に係るマグネシウム合金は、各種鋳造部材の素材に好適に利用できる。
〔作用効果〕
実施形態に係るマグネシウム合金によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)耐熱性に優れる。そのため、マグネシウム合金の各種鋳造部材の素材に好適に利用できる。
(2)難燃性に優れる。そのため、大気中で溶解しても溶湯の発火を抑制できるので、防燃ガスを不要にできてマグネシウム合金の各種鋳造部材の製造作業性を向上できる。
(3)鋳造金型への焼付きが生じ難い。そのため、マグネシウム合金の各種鋳造部材の製造作業性を向上できる。
(4)熱間割れなどの欠陥が生じ難い。そのため、優れた外観を有するマグネシウム合金の各種鋳造部材の素材に好適に利用できる。
実施形態に係るマグネシウム合金によれば、以下の効果を奏することができる。
(1)耐熱性に優れる。そのため、マグネシウム合金の各種鋳造部材の素材に好適に利用できる。
(2)難燃性に優れる。そのため、大気中で溶解しても溶湯の発火を抑制できるので、防燃ガスを不要にできてマグネシウム合金の各種鋳造部材の製造作業性を向上できる。
(3)鋳造金型への焼付きが生じ難い。そのため、マグネシウム合金の各種鋳造部材の製造作業性を向上できる。
(4)熱間割れなどの欠陥が生じ難い。そのため、優れた外観を有するマグネシウム合金の各種鋳造部材の素材に好適に利用できる。
《試験例1》
マグネシウム合金を用いてダイカスト材を作製し、そのダイカスト材の耐熱性と割れと焼付き性とを評価した。本発明のマグネシウム合金は、その製造条件が以下のダイカスト材の製造条件に限定されるわけではない。
マグネシウム合金を用いてダイカスト材を作製し、そのダイカスト材の耐熱性と割れと焼付き性とを評価した。本発明のマグネシウム合金は、その製造条件が以下のダイカスト材の製造条件に限定されるわけではない。
マグネシウム合金の溶湯を作製した。まず、純度99.9質量%のマグネシウムの塊を50kg用意し、Ar雰囲気の溶解炉を用いて690℃で溶解し純マグネシウムの溶湯を作製した。続いて、完全に溶解した純マグネシウムの溶湯中に、以下の1~5の添加元素の塊を添加して、表1~表4に示す組成のマグネシウム合金の溶湯を作製した。表1~表4中の「-」は、添加元素を含有していないことを示す。添加元素の添加及び溶解は、湯温は690℃に保持した状態で棒状の治具によって10分間撹拌して行った。
1.純度99.9質量%の純アルミニウム塊
2.純度99質量%のSr塊
3.純度99.5質量%のCa塊
4.アルミニウム母合金(Al-10質量%Mn)
5.純度99質量%のミッシュメタル塊
ミッシュメタルの含有元素及びその含有量は、Laが28質量%、Ceが51質量%、Ndが16質量%、Prが質量5%である。
2.純度99質量%のSr塊
3.純度99.5質量%のCa塊
4.アルミニウム母合金(Al-10質量%Mn)
5.純度99質量%のミッシュメタル塊
ミッシュメタルの含有元素及びその含有量は、Laが28質量%、Ceが51質量%、Ndが16質量%、Prが質量5%である。
作製した各試料のマグネシウム合金溶湯を用いて、ダイカスト材を作製した。ダイカスト材の作製には、コールドチャンバーダイカストマシン(宇部興産機械株式会社製、型番UB530iS2)を用いた。ここでは、鋳造条件は、溶湯温度を690℃、射出速度を2.5m/s、鋳造圧力を60MPaに設定して鋳造した。ダイカスト材の形状は、リング状とした。
〔断面観察〕
作製した各試料のダイカスト材の断面におけるMg-Al化合物(主としてMg17Al12)の面積割合を求めた。断面の採取は、市販のクロスセクションポリッシャ(CP)加工装置を用いて行った。断面の観察は、SEMを用いた。Mg-Al化合物の面積割合は、次のようにして求めた。SEM写真を用いて、観察視野Sf(350μm×250μm)中に存在するMg-Al化合物(主としてMg17Al12)を抽出し、その合計面積Smを求める。そして、(Sm/Sf)×100%をその断面におけるMg-Al化合物の面積割合とする。観察視野数は10個とし、その10個の観察視野における面積割合の平均を各試料におけるMg-Al化合物の面積割合(%)とした。その結果を表1~表4に示す。Mg-Al化合物の断面積は、画像処理装置によって顕微鏡写真(SEM像)を二値化処理した二値化像などを利用すると容易に測定できる。
作製した各試料のダイカスト材の断面におけるMg-Al化合物(主としてMg17Al12)の面積割合を求めた。断面の採取は、市販のクロスセクションポリッシャ(CP)加工装置を用いて行った。断面の観察は、SEMを用いた。Mg-Al化合物の面積割合は、次のようにして求めた。SEM写真を用いて、観察視野Sf(350μm×250μm)中に存在するMg-Al化合物(主としてMg17Al12)を抽出し、その合計面積Smを求める。そして、(Sm/Sf)×100%をその断面におけるMg-Al化合物の面積割合とする。観察視野数は10個とし、その10個の観察視野における面積割合の平均を各試料におけるMg-Al化合物の面積割合(%)とした。その結果を表1~表4に示す。Mg-Al化合物の断面積は、画像処理装置によって顕微鏡写真(SEM像)を二値化処理した二値化像などを利用すると容易に測定できる。
一例として、試料No.1-17の顕微鏡写真を図1に示す。図1では、濃い灰色で示される部分はマグネシウム合金の母相、薄い灰色で示される部分はAl-Ca化合物、白色で示される部分はAl-Sr化合物である。図1に示すように、Al,Sr,Ca,Mnを特定の範囲で含む試料No.1-17は、Al-Sr化合物及びAl-Ca化合物が結晶粒界に分散して存在することが分かる。また、試料No.1-17は、Mg-Al化合物が確認できず、実質的に存在しない。
〔耐熱性の評価〕
作製した各試料のダイカスト材の耐熱性を評価した。この評価は、各試料のダイカスト材とアルミニウム製のブロック材とを鉄製のボルトで締結した試験部材に熱処理を施し、熱処理前後のボルトの歪量から残留軸力(%)を求めることで行った。試験部材は、上記ブロック材の適宜な位置に各試料のダイカスト材の孔と同等径のボルト孔を設け、そのボルト孔と各試料のダイカスト材の孔とを合わせて、鉄製のボルトを締め付けることで作製した。熱処理の条件は、温度を150℃とし、保持時間を170時間とした。歪量は、ボルトに配置した市販の歪ゲージで求めた。残留軸力は、締結直後であって150℃に加熱する前のボルトの歪量をSo、150℃×170時間の熱履歴を与えた後のボルトの歪量をStとし、[(St-So)/So]×100(%)により算出した。加熱する前の歪量Soは、初期締付軸力を9Nとして締め付けた際の歪量とした。残留軸力の結果とその評価A~Cを表1~表4に示す。評価Aは残留軸力が50%以上、評価Bは残留軸力が40%以上50%未満、評価Cは残留軸力が40%未満とした。表4に示す「※」は、割れが生じたため測定できなかったことを示す。
作製した各試料のダイカスト材の耐熱性を評価した。この評価は、各試料のダイカスト材とアルミニウム製のブロック材とを鉄製のボルトで締結した試験部材に熱処理を施し、熱処理前後のボルトの歪量から残留軸力(%)を求めることで行った。試験部材は、上記ブロック材の適宜な位置に各試料のダイカスト材の孔と同等径のボルト孔を設け、そのボルト孔と各試料のダイカスト材の孔とを合わせて、鉄製のボルトを締め付けることで作製した。熱処理の条件は、温度を150℃とし、保持時間を170時間とした。歪量は、ボルトに配置した市販の歪ゲージで求めた。残留軸力は、締結直後であって150℃に加熱する前のボルトの歪量をSo、150℃×170時間の熱履歴を与えた後のボルトの歪量をStとし、[(St-So)/So]×100(%)により算出した。加熱する前の歪量Soは、初期締付軸力を9Nとして締め付けた際の歪量とした。残留軸力の結果とその評価A~Cを表1~表4に示す。評価Aは残留軸力が50%以上、評価Bは残留軸力が40%以上50%未満、評価Cは残留軸力が40%未満とした。表4に示す「※」は、割れが生じたため測定できなかったことを示す。
〔割れの評価〕
作製した各試料のダイカスト材の割れの状態を評価した。この割れの状態の評価は、各試料のダイカスト材の表面を目視確認して亀裂発生頻度を調べることで行った。亀裂発生頻度は、各試料について10個のダイカスト材を用意し、10個のダイカスト材における亀裂数の平均とした。亀裂発生頻度(個)の結果とその評価A~Cを表1~表4に示す。評価Aは亀裂発生頻度が0個、評価Bは亀裂発生頻度が0個超5個以下、評価Cは亀裂発生頻度が5個超とした。
作製した各試料のダイカスト材の割れの状態を評価した。この割れの状態の評価は、各試料のダイカスト材の表面を目視確認して亀裂発生頻度を調べることで行った。亀裂発生頻度は、各試料について10個のダイカスト材を用意し、10個のダイカスト材における亀裂数の平均とした。亀裂発生頻度(個)の結果とその評価A~Cを表1~表4に示す。評価Aは亀裂発生頻度が0個、評価Bは亀裂発生頻度が0個超5個以下、評価Cは亀裂発生頻度が5個超とした。
〔焼付き性の評価〕
作製した各試料のダイカスト材の焼付き性を評価した。この焼付き性の評価は、割れの評価と同様、各試料のダイカスト材の表面を目視確認して焼付き箇所の数を調べることで行った。焼付き箇所の数は、各試料について10個のダイカスト材を用意し、10個のダイカスト材における焼付き箇所の数の平均とした。焼付き箇所(箇所)の結果とその評価A~Cを表1~表4に示す。評価Aは焼付き箇所が0箇所、評価Bは焼付き箇所が0箇所超5箇所以下、評価Cは焼付き箇所が5箇所超とした。
作製した各試料のダイカスト材の焼付き性を評価した。この焼付き性の評価は、割れの評価と同様、各試料のダイカスト材の表面を目視確認して焼付き箇所の数を調べることで行った。焼付き箇所の数は、各試料について10個のダイカスト材を用意し、10個のダイカスト材における焼付き箇所の数の平均とした。焼付き箇所(箇所)の結果とその評価A~Cを表1~表4に示す。評価Aは焼付き箇所が0箇所、評価Bは焼付き箇所が0箇所超5箇所以下、評価Cは焼付き箇所が5箇所超とした。
〔総合評価〕
耐熱性、割れ、焼付き性の3つの評価の総合評価の結果を表1に示す。総合評価Aは、耐熱性、割れ、焼付き性の3つの評価が全てAの場合であり、総合評価Bは、3つの評価のうち1つでもBがあって、かつCが1つもない場合であり、総合評価Cは、3つの評価のうち1つでもCがあった場合とした。
耐熱性、割れ、焼付き性の3つの評価の総合評価の結果を表1に示す。総合評価Aは、耐熱性、割れ、焼付き性の3つの評価が全てAの場合であり、総合評価Bは、3つの評価のうち1つでもBがあって、かつCが1つもない場合であり、総合評価Cは、3つの評価のうち1つでもCがあった場合とした。
表1~表3に示すように、Al:5以上15質量%以下,Sr:2.5質量%以上7質量%以下,Ca:0.05質量以上3.0質量%未満,Mn:0.1質量%以上0.6質量%以下含む試料No.1-1~試料No.1-43は、残留軸力が高く、割れが少なく、焼付きも少ないことが分かる。この試料No.1-1~試料No.1-43は、Mg-Al化合物の面積率が低く、5%以下であることが分かる。特に、表1,表2に示すように、Al:6以上10質量%以下,Sr:2.5質量%以上5質量%以下,Ca:0.5質量以上2.0質量%以下,Mn:0.1質量%以上0.6質量%以下含む試料No.1-1~試料No.1-34は、残留軸力が50%以上、割れが0個、焼付きが0箇所であり、耐熱性、割れ、焼付き性の全てにおいて優れていることが分かる。一方、表4に示すように、上述の特定の組成を有していない試料No.1-101~試料No.1-117は、残留軸力が低かったり、割れが多かったり、焼付きが多かったりしており、耐熱性、割れ、及び焼付き性のいずれか1つ又は2つが、試料No.1-1~試料No.1-43に比べて劣ることが分かる。また、これらの試料から、Srの含有量が多いほど、焼付きが生じ易いこと、Caの含有量が多いほど、割れが生じやすいことが分かる。
《試験例2》
マグネシウム合金の難燃性を評価した。難燃性の評価は、マグネシウム合金の溶湯の発火状態を確認することで行った。まず、試験例1の試料No.1-13(表1)と試料No.1-105(表4)と同じ組成のマグネシウム合金の溶湯を試験例1と同様にして作製した。続いて、大気中で、溶湯を撹拌することなく湯温を700℃にした状態を1時間保持して、溶湯の発火状態を確認した。
マグネシウム合金の難燃性を評価した。難燃性の評価は、マグネシウム合金の溶湯の発火状態を確認することで行った。まず、試験例1の試料No.1-13(表1)と試料No.1-105(表4)と同じ組成のマグネシウム合金の溶湯を試験例1と同様にして作製した。続いて、大気中で、溶湯を撹拌することなく湯温を700℃にした状態を1時間保持して、溶湯の発火状態を確認した。
試料No.1-13のマグネシウム合金の溶湯は発火しなかったのに対して、試料No.1-105のマグネシウム合金の溶湯は発火した。この結果から、Al,Sr,Ca,Mnを特定の範囲で含むマグネシウム合金は、難燃性に優れることが分かった。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
Claims (4)
- Alを5.0質量%以上15.0質量%以下、
Srを2.5質量%以上7.0質量%以下、
Caを0.05質量%以上3.0質量%未満、
Mnを0.1質量%以上0.6質量%以下含み、残部がMg及び不可避不純物であるマグネシウム合金。 - 断面におけるMgとAlとを含む化合物の面積割合が5%以下である組織を備える請求項1に記載のマグネシウム合金。
- 希土類元素を0.5質量%以上3.0質量%以下含む請求項1又は請求項2に記載のマグネシウム合金。
- SrとCaの合計含有量が6.0質量%以下である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のマグネシウム合金。
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