JP2725112B2 - 高強度マグネシウム合金 - Google Patents
高強度マグネシウム合金Info
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- JP2725112B2 JP2725112B2 JP4097324A JP9732492A JP2725112B2 JP 2725112 B2 JP2725112 B2 JP 2725112B2 JP 4097324 A JP4097324 A JP 4097324A JP 9732492 A JP9732492 A JP 9732492A JP 2725112 B2 JP2725112 B2 JP 2725112B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は室温及び高温強度に優れ
たマグネシウム合金に関し、より詳しくは自動車エンジ
ン部品などの軽量化において要請されている４７３Ｋ程
度までの高温でも十分な強度を有するマグネシウム合金
に関する。
たマグネシウム合金に関し、より詳しくは自動車エンジ
ン部品などの軽量化において要請されている４７３Ｋ程
度までの高温でも十分な強度を有するマグネシウム合金
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年地球環境保全の意識の高まりから、
自動車の燃費向上の要請が強まり、自動車用軽量材料の
開発が強く求められようになってきた。
自動車の燃費向上の要請が強まり、自動車用軽量材料の
開発が強く求められようになってきた。
【０００３】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、今後の自動車用軽量
材料として強く期待されている。現在最も一般的に用い
られているマグネシウム合金はＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｎ
系合金（例えば、ＡＺ９１合金＝Ｍｇ−９Ａｌ−１Ｚｎ
−０．５Ｍｎ）であり、この合金の鋳造技術等の周辺技
術は完成段階にあり、自動車軽量化にあたって先ずこの
合金が検討されている。また、耐熱用マグネシウム合金
としてマグネシウムに希土類元素（ＲＥ）を添加した合
金、例えばＭｇ−ＲＥ−Ｚｒ系合金が開発されている。
金属材料の中で最も低密度であり、今後の自動車用軽量
材料として強く期待されている。現在最も一般的に用い
られているマグネシウム合金はＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｎ
系合金（例えば、ＡＺ９１合金＝Ｍｇ−９Ａｌ−１Ｚｎ
−０．５Ｍｎ）であり、この合金の鋳造技術等の周辺技
術は完成段階にあり、自動車軽量化にあたって先ずこの
合金が検討されている。また、耐熱用マグネシウム合金
としてマグネシウムに希土類元素（ＲＥ）を添加した合
金、例えばＭｇ−ＲＥ−Ｚｒ系合金が開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｎ系合金は３９３Ｋ以上で強度が
低下し、自動車エンジン部品の中でも耐熱性が要求され
る用途には適さない。また、上記の耐熱性Ｍｇ−ＲＥ−
Ｚｒ系合金においてはＲＥは重元素であるため溶湯中で
ＲＥが下部に偏る傾向があり、また必須成分として用い
ているＺｒの添加が不安定であり、コスト高になる。
Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｎ系合金は３９３Ｋ以上で強度が
低下し、自動車エンジン部品の中でも耐熱性が要求され
る用途には適さない。また、上記の耐熱性Ｍｇ−ＲＥ−
Ｚｒ系合金においてはＲＥは重元素であるため溶湯中で
ＲＥが下部に偏る傾向があり、また必須成分として用い
ているＺｒの添加が不安定であり、コスト高になる。
【０００５】現在自動車エンジン用ピストン材料として
使用されているＡ３９０（Ａｌ−１８％Ｓｉ系合金）と
同等の高温強度を持つ軽量材料の開発が望まれている。
使用されているＡ３９０（Ａｌ−１８％Ｓｉ系合金）と
同等の高温強度を持つ軽量材料の開発が望まれている。
【０００６】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、耐熱
性と室温強度の両方が要求される自動車エンジン部品用
材料に適した新規な耐熱性高強度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、耐熱
性と室温強度の両方が要求される自動車エンジン部品用
材料に適した新規な耐熱性高強度マグネシウム合金を提
供することにある。
【０００７】
【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検討を重ねた結果、マグネシウム
に適量の亜鉛及び適量のカルシウム、更に所望により適
量の銅を添加することにより室温及び高温での強度が向
上することを見出した。
を解決するために種々検討を重ねた結果、マグネシウム
に適量の亜鉛及び適量のカルシウム、更に所望により適
量の銅を添加することにより室温及び高温での強度が向
上することを見出した。
【０００８】上記ＡＺ合金等にカルシウムを添加するこ
とにより室温及び高温での強度が向上することは既に知
られている。しかしながら、これらの場合のカルシウム
添加量は一般に０．１５重量％以下であり、ＡＺ合金の
強度を補完するする程度に用いられているに過ぎない。
これに対し、カルシウム添加量を０．８〜５重量％と
し、亜鉛添加量を３〜８重量％とし、更に所望により銅
を１０重量％以下の量で添加することにより室温及び高
温での強度が著しく向上することを見出し、本発明に到
達した。
とにより室温及び高温での強度が向上することは既に知
られている。しかしながら、これらの場合のカルシウム
添加量は一般に０．１５重量％以下であり、ＡＺ合金の
強度を補完するする程度に用いられているに過ぎない。
これに対し、カルシウム添加量を０．８〜５重量％と
し、亜鉛添加量を３〜８重量％とし、更に所望により銅
を１０重量％以下の量で添加することにより室温及び高
温での強度が著しく向上することを見出し、本発明に到
達した。
【０００９】即ち、本発明の室温及び高温強度に優れた
マグネシウム合金は亜鉛３〜８重量％及びカルシウム
０．８〜５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。
マグネシウム合金は亜鉛３〜８重量％及びカルシウム
０．８〜５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。
【００１０】また、本発明の室温及び高温強度に優れた
マグネシウム合金は亜鉛３〜８重量％、カルシウム１．
５〜５重量％及び銅１０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。本発明の室温及び高温強度に優れたマグネシウム合
金は、所望により、更にそれぞれ２重量％以下のマンガ
ン、ジルコニウム及びケイ素、及び４重量％以下の希土
類元素（例えば、イットリウム、ネオジム、ランタン、
セリウム、ミッシュメタル）からなる群から選ばれた少
なくとも１種の元素を含有することができる。
マグネシウム合金は亜鉛３〜８重量％、カルシウム１．
５〜５重量％及び銅１０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。本発明の室温及び高温強度に優れたマグネシウム合
金は、所望により、更にそれぞれ２重量％以下のマンガ
ン、ジルコニウム及びケイ素、及び４重量％以下の希土
類元素（例えば、イットリウム、ネオジム、ランタン、
セリウム、ミッシュメタル）からなる群から選ばれた少
なくとも１種の元素を含有することができる。
【００１１】本発明の室温及び高温強度に優れたマグネ
シウム合金においては、カルシウムは高温強度の向上に
有効な元素である。しかしカルシウムの添加量が０．８
重量％未満の場合にはその合金の高温強度が不十分であ
る。またカルシウム添加量の増加に伴って高温強度は向
上するが、その添加効果はカルシウム添加量５重量％で
飽和に達する。コスト面を考慮するとカルシウムを５重
量％を越えて添加してもメリットがない。従って、本発
明の室温及び高温強度に優れたマグネシウム合金におい
てはカルシウム添加量を０．８〜５重量％、好ましくは
１〜５重量％とする。
シウム合金においては、カルシウムは高温強度の向上に
有効な元素である。しかしカルシウムの添加量が０．８
重量％未満の場合にはその合金の高温強度が不十分であ
る。またカルシウム添加量の増加に伴って高温強度は向
上するが、その添加効果はカルシウム添加量５重量％で
飽和に達する。コスト面を考慮するとカルシウムを５重
量％を越えて添加してもメリットがない。従って、本発
明の室温及び高温強度に優れたマグネシウム合金におい
てはカルシウム添加量を０．８〜５重量％、好ましくは
１〜５重量％とする。
【００１２】本発明の室温及び高温強度に優れたマグネ
シウム合金においては、亜鉛は室温強度の向上に有効な
元素である。しかし亜鉛の添加量が３重量％未満の場合
にはその合金の室温強度は、Ｍｇ−Ａｌ系合金の強度に
満たず、不十分である。また亜鉛添加量の増加に伴って
室温強度は向上するが、その添加効果は亜鉛添加量８重
量％で飽和に達し、また８重量％を越えて添加すると合
金の延性が減少することになる。従って、本発明の室温
及び高温強度に優れたマグネシウム合金においては亜鉛
添加量を３〜８重量％、好ましくは４〜７重量％とす
る。
シウム合金においては、亜鉛は室温強度の向上に有効な
元素である。しかし亜鉛の添加量が３重量％未満の場合
にはその合金の室温強度は、Ｍｇ−Ａｌ系合金の強度に
満たず、不十分である。また亜鉛添加量の増加に伴って
室温強度は向上するが、その添加効果は亜鉛添加量８重
量％で飽和に達し、また８重量％を越えて添加すると合
金の延性が減少することになる。従って、本発明の室温
及び高温強度に優れたマグネシウム合金においては亜鉛
添加量を３〜８重量％、好ましくは４〜７重量％とす
る。
【００１３】本発明の室温及び高温強度に優れたマグネ
シウム合金においては、銅は室温強度及び高温強度の両
方の向上に有効な元素であり、銅添加量の増加に伴って
それらの強度は向上するが、その添加量が１０重量％を
越えると鋳物中で重力偏析が生じて均一な鋳物が製造で
きなくなる。従って、本発明の室温及び高温強度に優れ
たマグネシウム合金においては銅を添加する場合にはそ
の添加量を１０重量％以下、好ましくは２〜１０重量％
とする。
シウム合金においては、銅は室温強度及び高温強度の両
方の向上に有効な元素であり、銅添加量の増加に伴って
それらの強度は向上するが、その添加量が１０重量％を
越えると鋳物中で重力偏析が生じて均一な鋳物が製造で
きなくなる。従って、本発明の室温及び高温強度に優れ
たマグネシウム合金においては銅を添加する場合にはそ
の添加量を１０重量％以下、好ましくは２〜１０重量％
とする。
【００１４】なお、本発明の室温及び高温強度に優れた
マグネシウム合金においては、カルシウムと亜鉛、又は
カルシウムと亜鉛と銅との複合添加によっても、アルミ
ニウムとカルシウムとの複合添加の場合のような化合物
の生成による高温不安定性は認められなかった。即ち、
Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ系合金においてはＡｌ−Ｃａ化合物が
形成されるのでこの化合物を加工、熱処理等により安定
化させなければならないが、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ系合金及
びＭｇ−Ｚｎ−Ｃｕ−Ｃａ系合金の場合にはこのような
熱に対して不安定な化合物の析出がないので、鋳造材の
ままで高温状態での使用が可能である。
マグネシウム合金においては、カルシウムと亜鉛、又は
カルシウムと亜鉛と銅との複合添加によっても、アルミ
ニウムとカルシウムとの複合添加の場合のような化合物
の生成による高温不安定性は認められなかった。即ち、
Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ系合金においてはＡｌ−Ｃａ化合物が
形成されるのでこの化合物を加工、熱処理等により安定
化させなければならないが、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ系合金及
びＭｇ−Ｚｎ−Ｃｕ−Ｃａ系合金の場合にはこのような
熱に対して不安定な化合物の析出がないので、鋳造材の
ままで高温状態での使用が可能である。
【００１５】Ｍｇ合金に一般に２重量％以下の量で添加
されているジルコニウム及びマンガンは本発明のマグネ
シウム合金においても有効であり、組織を微細にし、強
度を向上させる効果を有する。
されているジルコニウム及びマンガンは本発明のマグネ
シウム合金においても有効であり、組織を微細にし、強
度を向上させる効果を有する。
【００１６】本発明の室温及び高温強度に優れたマグネ
シウム合金においては、ケイ素とカルシウムとの組合わ
せは極めて有効であり、高温強度を向上させる効果を有
する。しかしケイ素の添加量が２重量％を越えると初晶
Ｍｇ2 Ｓｉが粗大となり、機械的強度が低下するので好
ましくない。
シウム合金においては、ケイ素とカルシウムとの組合わ
せは極めて有効であり、高温強度を向上させる効果を有
する。しかしケイ素の添加量が２重量％を越えると初晶
Ｍｇ2 Ｓｉが粗大となり、機械的強度が低下するので好
ましくない。
【００１７】希土類元素（例えば、イットリウム、ネオ
ジム、ランタン、セリウム、ミッシュメタル）はマグネ
シウム合金の高温強度を向上させることは公知であり、
最近は、特にネオジム及びイットリウムが耐熱用マグネ
シウム合金に使われている。この効果はカルシウムとの
併用により更に向上することが判明した。この併用によ
る効果の向上は希土類元素添加量４重量％で飽和する。
コスト面を考慮すると希土類元素を４重量％を越えて添
加してもメリットがない。
ジム、ランタン、セリウム、ミッシュメタル）はマグネ
シウム合金の高温強度を向上させることは公知であり、
最近は、特にネオジム及びイットリウムが耐熱用マグネ
シウム合金に使われている。この効果はカルシウムとの
併用により更に向上することが判明した。この併用によ
る効果の向上は希土類元素添加量４重量％で飽和する。
コスト面を考慮すると希土類元素を４重量％を越えて添
加してもメリットがない。
【００１８】
【実施例】実施例１〜９及び比較例１〜２ アルゴン雰囲気の真空溶解炉に、表１に示す組成の合金
となるように原材料を装入し、溶解させた。坩堝として
ＳＵＳ３０４材を使用し、フラックス等は使用しなかっ
た。その溶湯を２５mm×５０mm×３００mmの金型中に鋳
込んで試験用鋳物を作成した。このようにして得た試験
用鋳物からＪＩＳ４号試験片を作成した。なお、熱処理
はいずれも５００Ｋ、１０時間である。これらの試験片
を用いて以下の試験を実施した： 引張試験：インストロン引張試験機によりクロスヘッド
速度１０mm/min、測定温度２９８Ｋ及び４７３Ｋ、引張
強度の測定単位＝ＭＰａ、破断時伸び＝％で測定。 測定結果は表１に示す通りであった（表中の％は破断時
伸びである）。
となるように原材料を装入し、溶解させた。坩堝として
ＳＵＳ３０４材を使用し、フラックス等は使用しなかっ
た。その溶湯を２５mm×５０mm×３００mmの金型中に鋳
込んで試験用鋳物を作成した。このようにして得た試験
用鋳物からＪＩＳ４号試験片を作成した。なお、熱処理
はいずれも５００Ｋ、１０時間である。これらの試験片
を用いて以下の試験を実施した： 引張試験：インストロン引張試験機によりクロスヘッド
速度１０mm/min、測定温度２９８Ｋ及び４７３Ｋ、引張
強度の測定単位＝ＭＰａ、破断時伸び＝％で測定。 測定結果は表１に示す通りであった（表中の％は破断時
伸びである）。
【００１９】
【表１】 合 金 組 成 ２９８Ｋ ４７３Ｋ 例番号 Ｚｎ Ｃａ Ｍｇ その他 引張強度 ％ 引張強度 ％ 実施例１ 5.0 3.0 残 ２８０ ３ １９５ ８ 実施例２ 3.2 3.0 残 ２７５ ４ １９０ ９ 実施例３ 5.0 3.0 残 Mn：1.8 ２８５ ３ ２００ ７ 実施例４ 5.0 3.0 残 Zr：1.8 ２８５ ３ ２００ ７ 実施例５ 5.0 3.0 残 Si：1.8 ２８５ ３ ２００ ７ 実施例６ 5.0 3.0 残 Mm：3.5 ２９０ ３ ２０５ ７ 実施例７ 5.0 3.0 残 Nd：3.5 ２９０ ３ ２０５ ７ 実施例８ 5.0 3.0 残 Ｙ：3.5 ２９０ ３ ２０５ ７ 比較例１ 5.0 0.5 残 ２６０ ３ １３０ ７ 比較例２ 2.5 3.0 残 ２３０ ５ １５０ ９
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【発明の効果】本発明のマグネシウム合金は、従来実用
されている汎用のＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｎ系合金よりも
室温及び高温強度に優れており、軽量且つ耐熱性が要求
される自動車エンジン部品に適した汎用の耐熱性軽量マ
グネシウム合金である。
されている汎用のＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｎ系合金よりも
室温及び高温強度に優れており、軽量且つ耐熱性が要求
される自動車エンジン部品に適した汎用の耐熱性軽量マ
グネシウム合金である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二宮 隆二 埼玉県上尾市原市1333−２ 三井金属鉱 業株式会社総合研究所内 (72)発明者 久保田 耕平 埼玉県上尾市原市1333−２ 三井金属鉱 業株式会社総合研究所内 (72)発明者 ギュンター ナイテ ドイツ連邦共和国 Ｄ−6350 バッド ナウハイム マイヌスストラッセ ９ (72)発明者 エバハード イー シュミット ドイツ連邦共和国 Ｄ−8755 アルゼナ ウ アイ ウンターフランクフルト イ グラウワー ストラッセ ２Ｅ (56)参考文献 特開 昭52−92811（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−62112（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−47941（ＪＰ，Ａ) 特公 昭43−20893（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭54−11765（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (3)
- 【請求項１】 亜鉛３〜６重量％及びカルシウム１．５
〜４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室温及び高温強度に優れ
たマグネシウム合金。 - 【請求項２】 亜鉛３〜６重量％及びカルシウム１．５
〜４重量％を含有し、更に２重量％以下のマンガンおよ
びジルコニウムのいずれか１種を含有し、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室温
及び高温強度に優れたマグネシウム合金。 - 【請求項３】 亜鉛３〜６重量％及びカルシウム１．５
〜４重量％を含有し、更に２重量％以下のケイ素を含有
し、または４重量％以下の希土類元素の中から選ばれた
少なくとも１種を含有し、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室温及び高温強度に
優れたマグネシウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4097324A JP2725112B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 高強度マグネシウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4097324A JP2725112B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 高強度マグネシウム合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0625791A JPH0625791A (ja) | 1994-02-01 |
| JP2725112B2 true JP2725112B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=14189308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4097324A Expired - Fee Related JP2725112B2 (ja) | 1992-03-25 | 1992-03-25 | 高強度マグネシウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2725112B2 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2560372B2 (ja) * | 1988-01-06 | 1996-12-04 | ヤマハ株式会社 | 自動演奏装置 |
| JPH07331375A (ja) * | 1994-06-06 | 1995-12-19 | Toyota Motor Corp | 鋳造用耐熱マグネシウム合金 |
| JPH10140304A (ja) * | 1996-11-01 | 1998-05-26 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | マグネシウム合金の熱処理方法 |
| US5855697A (en) * | 1997-05-21 | 1999-01-05 | Imra America, Inc. | Magnesium alloy having superior elevated-temperature properties and die castability |
| JP2001059125A (ja) | 1999-06-17 | 2001-03-06 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 耐熱マグネシウム合金 |
| KR100452263B1 (ko) * | 2002-05-24 | 2004-10-08 | 현대자동차주식회사 | 고강도 마그네슘 합금 |
| JP2008266734A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Toyota Industries Corp | 鋳造用マグネシウム合金およびマグネシウム合金鋳物 |
| JP2008266733A (ja) * | 2007-04-20 | 2008-11-06 | Toyota Industries Corp | 鋳造用マグネシウム合金およびマグネシウム合金鋳物 |
| JP2010047777A (ja) | 2007-05-09 | 2010-03-04 | National Institute For Materials Science | Ｍｇ基合金 |
| KR100916194B1 (ko) * | 2007-05-29 | 2009-09-08 | 포항공과대학교 산학협력단 | 고강도 고인성 마그네슘 합금 |
| CN102648300B (zh) * | 2009-12-07 | 2015-06-17 | 友和安股份公司 | 镁合金 |
| JP6843353B2 (ja) * | 2017-02-28 | 2021-03-17 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | Ｍｇ合金とその製造方法 |
| JP2019218577A (ja) * | 2018-06-15 | 2019-12-26 | 株式会社戸畑製作所 | マグネシウム合金 |
| JP7248252B2 (ja) * | 2019-03-29 | 2023-03-29 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 強度－延性バランスと常温加工性に優れたマグネシウム合金板 |
| CN110144503B (zh) * | 2019-05-07 | 2020-09-08 | 珠海中科先进技术研究院有限公司 | 一种高强韧耐蚀镁合金及其制备方法 |
| CN115044813A (zh) * | 2022-04-29 | 2022-09-13 | 北京工业大学 | 一种低成本高强度镁合金材料及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3892565A (en) * | 1973-10-01 | 1975-07-01 | Nl Industries Inc | Magnesium alloy for die casting |
| GB1525759A (en) * | 1975-12-22 | 1978-09-20 | Magnesium Elektron Ltd | Magnesium alloys |
| JPS5411765A (en) * | 1977-06-28 | 1979-01-29 | Mitsubishi Electric Corp | Flow rate calibrating apparatus |
| JP2511526B2 (ja) * | 1989-07-13 | 1996-06-26 | ワイケイケイ株式会社 | 高力マグネシウム基合金 |
-
1992
- 1992-03-25 JP JP4097324A patent/JP2725112B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0625791A (ja) | 1994-02-01 |
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