JPH07122111B2 - 超塑性マグネシウム合金 - Google Patents
超塑性マグネシウム合金Info
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- JPH07122111B2 JPH07122111B2 JP9045493A JP9045493A JPH07122111B2 JP H07122111 B2 JPH07122111 B2 JP H07122111B2 JP 9045493 A JP9045493 A JP 9045493A JP 9045493 A JP9045493 A JP 9045493A JP H07122111 B2 JPH07122111 B2 JP H07122111B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は軽量高強度で超塑性を有
するマグネシウム合金に関し、より詳しくは超塑性特性
における伸び、塑性変形速度を改善し、且つ室温での強
度を向上させた加工用マグネシウム合金に関する。
するマグネシウム合金に関し、より詳しくは超塑性特性
における伸び、塑性変形速度を改善し、且つ室温での強
度を向上させた加工用マグネシウム合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の自動車、家電ＯＡ産業における軽
量化の流れの中でＭｇ合金が注目されている。しかし、
一般のＭｇ合金の欠点として塑性加工が困難であること
が挙げられる。そのような合金の中ではＭｇ−Ｌｉ共晶
合金は超塑性特性を有することで知られている。この超
塑性特性を利用して複合材料の製造やブロー成形が可能
になればＭｇ合金の新しい加工技術として有用である。
量化の流れの中でＭｇ合金が注目されている。しかし、
一般のＭｇ合金の欠点として塑性加工が困難であること
が挙げられる。そのような合金の中ではＭｇ−Ｌｉ共晶
合金は超塑性特性を有することで知られている。この超
塑性特性を利用して複合材料の製造やブロー成形が可能
になればＭｇ合金の新しい加工技術として有用である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｍｇ−
Ｌｉ合金の超塑性は一般に歪み速度の遅い領域で発現す
るので実用面で問題がある。また、Ｍｇ−Ｌｉ合金は室
温での強度の安定性がないことも実用化を阻害してい
る。
Ｌｉ合金の超塑性は一般に歪み速度の遅い領域で発現す
るので実用面で問題がある。また、Ｍｇ−Ｌｉ合金は室
温での強度の安定性がないことも実用化を阻害してい
る。
【０００４】本発明者等は先に、Ｍｇ−Ｌｉ合金にイッ
トリウムを添加して超塑性特性における伸び、塑性変形
速度を改善し、且つ室温での強度を向上させた超塑性マ
グネシウム合金を特許出願したが（特願平４−９７３２
５号）、イットリウムは大変高価であり、そのため合金
がその分高価になるという欠点を有する。
トリウムを添加して超塑性特性における伸び、塑性変形
速度を改善し、且つ室温での強度を向上させた超塑性マ
グネシウム合金を特許出願したが（特願平４−９７３２
５号）、イットリウムは大変高価であり、そのため合金
がその分高価になるという欠点を有する。
【０００５】本発明は、このような従来技術及び先に提
案した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、Ｍｇ−Ｌｉ合金の特徴である低密度と
いう特性が維持されたままであり、その超塑性特性が実
用化されるために歪み速度の速い領域でも超塑性が発現
され、室温での強度の向上及び強度安定性の改善が図ら
れており且つ比較的安価であるＭｇ−Ｌｉ合金を提供す
ることにある。
案した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、Ｍｇ−Ｌｉ合金の特徴である低密度と
いう特性が維持されたままであり、その超塑性特性が実
用化されるために歪み速度の速い領域でも超塑性が発現
され、室温での強度の向上及び強度安定性の改善が図ら
れており且つ比較的安価であるＭｇ−Ｌｉ合金を提供す
ることにある。
【０００６】
【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、リチウム添加
量を合金に超塑性特性をもたらす６重量％超１０．５重
量％未満とし、且つ適量のカルシウムを添加することに
より歪み速度を１０〜２０倍にした領域でも超塑性が発
現し、伸び（％）が大きくなり、室温での強度が向上
し、且つ時間経過による強度の劣化が抑制される即ち強
度の安定性が改善されることを見出し、本発明に到達し
た。
を解決するために種々検討を重ねた結果、リチウム添加
量を合金に超塑性特性をもたらす６重量％超１０．５重
量％未満とし、且つ適量のカルシウムを添加することに
より歪み速度を１０〜２０倍にした領域でも超塑性が発
現し、伸び（％）が大きくなり、室温での強度が向上
し、且つ時間経過による強度の劣化が抑制される即ち強
度の安定性が改善されることを見出し、本発明に到達し
た。
【０００７】即ち、本発明の超塑性マグネシウム合金は
リチウム６重量％超１０．５重量％未満及びカルシウム
０．３〜３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。
リチウム６重量％超１０．５重量％未満及びカルシウム
０．３〜３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。
【０００８】本発明の超塑性マグネシウム合金は、所望
により、更に４重量％以下のアルミニウム、４重量％以
下の亜鉛、それぞれ２重量％以下の銀、マンガン、ケイ
素、ストロンチウム、イットリウム、スカンジウム及び
ランタノイドからなる群から選ばれた少なくとも１種の
合金元素を含有することができる。
により、更に４重量％以下のアルミニウム、４重量％以
下の亜鉛、それぞれ２重量％以下の銀、マンガン、ケイ
素、ストロンチウム、イットリウム、スカンジウム及び
ランタノイドからなる群から選ばれた少なくとも１種の
合金元素を含有することができる。
【０００９】リチウムは比重が０．５３であり、リチウ
ム添加量を増加させることにより本発明の超塑性マグネ
シウム合金を更に低比重とすることができる。そしてＭ
ｇ−Ｌｉ合金においてリチウム添加量が６重量％超１
０．５重量％未満の範囲内では超塑性特性を有すること
が知られている。この範囲から外れるとＨＣＰ単相及び
ＢＣＣ単相となる。従って、本発明の超塑性マグネシウ
ム合金においてはリチウム添加量を６重量％超１０．５
重量％未満、好ましくは７．５〜９．０重量％とする。
ム添加量を増加させることにより本発明の超塑性マグネ
シウム合金を更に低比重とすることができる。そしてＭ
ｇ−Ｌｉ合金においてリチウム添加量が６重量％超１
０．５重量％未満の範囲内では超塑性特性を有すること
が知られている。この範囲から外れるとＨＣＰ単相及び
ＢＣＣ単相となる。従って、本発明の超塑性マグネシウ
ム合金においてはリチウム添加量を６重量％超１０．５
重量％未満、好ましくは７．５〜９．０重量％とする。
【００１０】本発明の超塑性マグネシウム合金において
は、カルシウムは凝固段階で微細なＭｇ−Ｃａ系化合物
として晶出し、凝固組織を微細化する効果を有する。こ
の組織の微細化は言うまでもなく超塑性特性を改善す
る。また、このような晶出に費やされた以外のカルシウ
ムは主にＢＣＣ相に固溶し、合金を固溶硬化すると共に
合金の加工組織の回復など経時変化を抑制するので、室
温強度の向上と強度の安定化に寄与する。カルシウムの
添加量が３重量％を越えるとＭｇ−Ｃａ系化合物が結晶
粒界にネットワーク状に晶出するようになるので超塑性
特性を阻害するようになる。また、カルシウム添加量が
０．３重量％未満の場合にはＭｇ−Ｃａ系化合物が晶出
しないので組織の微細化効果が得られず、超塑性特性は
改善されない。従って、本発明の超塑性マグネシウム合
金においてはカルシウム添加量を０．３〜３重量％、好
ましくは０．５〜２重量％とする。なお、Ｍｇ−Ｌｉ合
金は酸素含有雰囲気中で溶解させるとＭｇが燃焼する
が、このＭｇ−Ｌｉ合金にカルシウムを添加すると酸素
含有雰囲気中での溶解時のＭｇの燃焼が抑制される。従
って、本発明の超塑性マグネシウム合金の溶解は完全な
不活性雰囲気中でなくても、あるいは空気中でも実施で
きる。
は、カルシウムは凝固段階で微細なＭｇ−Ｃａ系化合物
として晶出し、凝固組織を微細化する効果を有する。こ
の組織の微細化は言うまでもなく超塑性特性を改善す
る。また、このような晶出に費やされた以外のカルシウ
ムは主にＢＣＣ相に固溶し、合金を固溶硬化すると共に
合金の加工組織の回復など経時変化を抑制するので、室
温強度の向上と強度の安定化に寄与する。カルシウムの
添加量が３重量％を越えるとＭｇ−Ｃａ系化合物が結晶
粒界にネットワーク状に晶出するようになるので超塑性
特性を阻害するようになる。また、カルシウム添加量が
０．３重量％未満の場合にはＭｇ−Ｃａ系化合物が晶出
しないので組織の微細化効果が得られず、超塑性特性は
改善されない。従って、本発明の超塑性マグネシウム合
金においてはカルシウム添加量を０．３〜３重量％、好
ましくは０．５〜２重量％とする。なお、Ｍｇ−Ｌｉ合
金は酸素含有雰囲気中で溶解させるとＭｇが燃焼する
が、このＭｇ−Ｌｉ合金にカルシウムを添加すると酸素
含有雰囲気中での溶解時のＭｇの燃焼が抑制される。従
って、本発明の超塑性マグネシウム合金の溶解は完全な
不活性雰囲気中でなくても、あるいは空気中でも実施で
きる。
【００１１】Ｍｇ−Ｌｉ合金においては、アルミニウ
ム、亜鉛、銀、マンガン、ケイ素、ストロンチウム、イ
ットリウム、スカンジウム及びランタノイド（例えば、
Ｌａ、Ｃｅ、ミッシュメタル等）はいずれも合金の強度
向上に寄与することが知られており、この効果はカルシ
ウムとの共存によっても相殺されるものではない。これ
らの合金元素の添加量の増加と共に合金の強度が増大す
るが、アルミニウム及び亜鉛については４重量％で、ま
た銀、マンガン、ケイ素、ストロンチウム、イットリウ
ム、スカンジウム及びランタノイドについては２重量％
で合金強度の増大に対する効果が飽和し、それ以上添加
してもそれ以上の合金強度の増大は認められない。一
方、アルミニウム及び亜鉛については４重量％を越え
て、また銀、マンガン、ケイ素、ストロンチウム、イッ
トリウム、スカンジウム及びランタノイドについては２
重量％を越えて添加すると、合金は脆くなることもあ
り、合金の比重が大きくなり、また加工性も低下するこ
とになる。従って、本発明の超塑性マグネシウム合金に
おいては、アルミニウム及び亜鉛の添加量については４
重量％以下、好ましくは１．０〜３．０重量％、また
銀、マンガン、ケイ素、ストロンチウム、イットリウ
ム、スカンジウム及びランタノイドの添加量については
２重量％以下、好ましくは０．５〜１．５重量％とす
る。
ム、亜鉛、銀、マンガン、ケイ素、ストロンチウム、イ
ットリウム、スカンジウム及びランタノイド（例えば、
Ｌａ、Ｃｅ、ミッシュメタル等）はいずれも合金の強度
向上に寄与することが知られており、この効果はカルシ
ウムとの共存によっても相殺されるものではない。これ
らの合金元素の添加量の増加と共に合金の強度が増大す
るが、アルミニウム及び亜鉛については４重量％で、ま
た銀、マンガン、ケイ素、ストロンチウム、イットリウ
ム、スカンジウム及びランタノイドについては２重量％
で合金強度の増大に対する効果が飽和し、それ以上添加
してもそれ以上の合金強度の増大は認められない。一
方、アルミニウム及び亜鉛については４重量％を越え
て、また銀、マンガン、ケイ素、ストロンチウム、イッ
トリウム、スカンジウム及びランタノイドについては２
重量％を越えて添加すると、合金は脆くなることもあ
り、合金の比重が大きくなり、また加工性も低下するこ
とになる。従って、本発明の超塑性マグネシウム合金に
おいては、アルミニウム及び亜鉛の添加量については４
重量％以下、好ましくは１．０〜３．０重量％、また
銀、マンガン、ケイ素、ストロンチウム、イットリウ
ム、スカンジウム及びランタノイドの添加量については
２重量％以下、好ましくは０．５〜１．５重量％とす
る。
【００１２】
【実施例】実施例１〜１４及び比較例１〜５ 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５０mm×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
験用鋳物を２５０℃で１時間熱処理した後、２５０℃で
５mmから０．８mmに圧延して引張試験片を作成し、以下
の試験を実施した。試験はいずれも圧延方向である： 引張試験：インストロン引張試験機による、 試験片：厚さ０．８mm、長さ２０mm、幅２０mm、標点間
距離１０mm、標点間幅５mm、 鋳造後２５℃で測定（引張強度）及び６０℃で１週間保
持した後に２５℃で測定（６０℃に保持後の引張強
度）、 歪み速度＝４×１０-4／ｓ、測定単位＝ＭＰａ； 比重：アルキメデス法； 超塑性特性試験：温度３５０℃、標点間距離１０mm、 歪み速度＝４×１０-5〜４×１０-1／ｓ； 測定結果は表１及び図１に示す通りであった。図１にお
いてピークの位置が超塑性特性を示す。
となるように原材料をを装入し、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５０mm×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
験用鋳物を２５０℃で１時間熱処理した後、２５０℃で
５mmから０．８mmに圧延して引張試験片を作成し、以下
の試験を実施した。試験はいずれも圧延方向である： 引張試験：インストロン引張試験機による、 試験片：厚さ０．８mm、長さ２０mm、幅２０mm、標点間
距離１０mm、標点間幅５mm、 鋳造後２５℃で測定（引張強度）及び６０℃で１週間保
持した後に２５℃で測定（６０℃に保持後の引張強
度）、 歪み速度＝４×１０-4／ｓ、測定単位＝ＭＰａ； 比重：アルキメデス法； 超塑性特性試験：温度３５０℃、標点間距離１０mm、 歪み速度＝４×１０-5〜４×１０-1／ｓ； 測定結果は表１及び図１に示す通りであった。図１にお
いてピークの位置が超塑性特性を示す。
【００１３】
【表１】 ６０℃に ３５０℃で 合 金 組 成 引張 保持後の の超塑性伸例番号 Ｌｉ Ｃａ その他 Ｍｇ 強度 引張強度 比重 び率、％ 実施例１ 8.5 1.0 − 残 200 190 1.51 800％ 実施例２ 8.5 3.0 − 残 220 220 1.51 700％ 実施例３ 8.5 0.3 − 残 190 180 1.51 650％ 実施例４ 6.0 1.0 − 残 220 210 1.55 300％ 実施例５ 10.5 1.0 − 残 180 170 1.47 300％ 比較例１ 8.5 − − 残 180 140 1.52 600％ 比較例２ 5.5 1.0 − 残 230 220 1.57 ※ 比較例３ 11.0 1.0 − 残 170 165 1.47 ※ 比較例４ 8.5 4.0 − 残 220 220 1.51 ※ 実施例６ 8.5 1.0 Al:2.0 残 260 255 1.55 400％ 実施例７ 8.5 1.0 Zn:2.0 残 250 245 1.57 380％ 実施例８ 8.5 1.0 Ag:1.0 残 240 240 1.56 450％ 実施例９ 8.5 1.0 Mn:0.6 残 210 210 1.53 820％ 実施例10 8.5 1.0 Si:1.0 残 220 220 1.52 750％ 実施例11 8.5 1.0 Ｙ:1.0 残 230 230 1.53 900％ 実施例12 8.5 1.0 Sr:1.0 残 230 225 1.52 750％ 実施例13 8.5 1.0 Sc:1.0 残 230 225 1.52 830％ 実施例14 8.5 1.0 La:1.0 残 230 230 1.53 880％ 比較例５ 8.5 1.0 Al:6.0 残 270 265 1.60 ※ 対照例１ 8.5 − Ｙ:1.0 残 210 205 1.55 400％ ※伸びは１２０％前後であるが超塑性は示さない。
【００１４】上記の実施例及び比較例のデータから次の
ことが明らかである：実施例１と比較例１との比較から
明らかなようにカルシウムは室温での強度向上及び強度
の安定性に有効である；図１から明らかなように超塑性
の伸び率はカルシウムの添加によって向上し、超塑性特
性を利用する加工技術の実用化において一層有意義な超
塑性を発現する歪み速度は１０〜２０倍になる；比較例
２〜４から明らかなようにリチウム添加量が共晶組成か
ら外れる場合及びカルシウム添加量が過大な場合には超
塑性特性を示さない；アルミニウム、亜鉛、銀、マンガ
ン、ケイ素、ストロンチウム、イットリウム、スカンジ
ウム及びランタノイドの添加はＭｇ−Ｌｉ合金の強度の
向上に寄与し、且つ超塑性特性を損なうこともない。
ことが明らかである：実施例１と比較例１との比較から
明らかなようにカルシウムは室温での強度向上及び強度
の安定性に有効である；図１から明らかなように超塑性
の伸び率はカルシウムの添加によって向上し、超塑性特
性を利用する加工技術の実用化において一層有意義な超
塑性を発現する歪み速度は１０〜２０倍になる；比較例
２〜４から明らかなようにリチウム添加量が共晶組成か
ら外れる場合及びカルシウム添加量が過大な場合には超
塑性特性を示さない；アルミニウム、亜鉛、銀、マンガ
ン、ケイ素、ストロンチウム、イットリウム、スカンジ
ウム及びランタノイドの添加はＭｇ−Ｌｉ合金の強度の
向上に寄与し、且つ超塑性特性を損なうこともない。
【００１５】
【発明の効果】本発明の超塑性マグネシウム合金は、超
塑性を有するとされながら実用化されなかった従来のＭ
ｇ−Ｌｉ合金の超塑性特性を改善しており、また室温強
度の向上及び強度の安定性に優れている。
塑性を有するとされながら実用化されなかった従来のＭ
ｇ−Ｌｉ合金の超塑性特性を改善しており、また室温強
度の向上及び強度の安定性に優れている。
【００１６】本発明の超塑性マグネシウム合金は、超塑
性特性を利用した加工、例えばブロー成形が可能とな
り、航空・宇宙関連はもとより、自動車・車両、家電・
ＯＡ関係に活用することができる。
性特性を利用した加工、例えばブロー成形が可能とな
り、航空・宇宙関連はもとより、自動車・車両、家電・
ＯＡ関係に活用することができる。
【図１】本発明の超塑性マグネシウム合金の超塑性特性
（歪み速度と伸びとの関係）を示すグラフである。
（歪み速度と伸びとの関係）を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── 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 佐藤 勉 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
Claims (2)
- 【請求項１】 リチウム６重量％超１０．５重量％未満
及びカルシウム０．３〜３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超
塑性マグネシウム合金。 - 【請求項２】 リチウム６重量％超１０．５重量％未満
及びカルシウム０．３〜３重量％を含有し、更に４重量
％以下のアルミニウム、４重量％以下の亜鉛、それぞれ
２重量％以下の銀、マンガン、ケイ素、ストロンチウ
ム、イットリウム、スカンジウム及びランタノイドから
なる群から選ばれた少なくとも１種の元素を含有し、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
とする超塑性マグネシウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9045493A JPH07122111B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 超塑性マグネシウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9045493A JPH07122111B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 超塑性マグネシウム合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06279905A JPH06279905A (ja) | 1994-10-04 |
| JPH07122111B2 true JPH07122111B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=13999072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9045493A Expired - Fee Related JPH07122111B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 超塑性マグネシウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07122111B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111304508A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-06-19 | 上海交通大学 | 一种AlN增强镁锂基复合材料及其制备方法 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9502238D0 (en) * | 1995-02-06 | 1995-03-29 | Alcan Int Ltd | Magnesium alloys |
| US6342180B1 (en) * | 2000-06-05 | 2002-01-29 | Noranda, Inc. | Magnesium-based casting alloys having improved elevated temperature properties |
| JP3852769B2 (ja) * | 2002-11-06 | 2006-12-06 | 三菱製鋼株式会社 | 耐食性に優れた室温成形可能なマグネシウム合金 |
| JP2013006293A (ja) * | 2011-06-22 | 2013-01-10 | Fuji Heavy Ind Ltd | 積層体 |
| CN102676893B (zh) * | 2012-01-15 | 2014-05-07 | 河南科技大学 | 一种高导热镁基合金材料、覆铜板及其制备方法 |
| CN104233024A (zh) * | 2014-09-28 | 2014-12-24 | 中南大学 | 一种高强双相超轻的镁锂合金及其制备方法 |
| EP3252181A4 (en) * | 2015-01-27 | 2018-06-20 | Santoku Corporation | Magnesium-lithium alloy, rolled material and shaped article |
| CN106834844B (zh) * | 2017-02-20 | 2018-05-15 | 鼎镁（昆山）新材料科技有限公司 | 一种高强超轻β单相镁锂合金板材及其制备方法 |
| JP7362267B2 (ja) * | 2018-04-23 | 2023-10-17 | キヤノン株式会社 | マグネシウム－リチウム系合金、光学機器、撮像装置、電子機器、及び移動体 |
| CN115287514B (zh) * | 2018-04-23 | 2023-11-03 | 佳能株式会社 | 镁-锂系合金 |
| CN111363962B (zh) * | 2020-04-23 | 2021-08-03 | 上海交通大学 | 超轻高弹性模量的碳纳米管增强镁锂复合材料及制备方法 |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP9045493A patent/JPH07122111B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111304508A (zh) * | 2020-04-23 | 2020-06-19 | 上海交通大学 | 一种AlN增强镁锂基复合材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06279905A (ja) | 1994-10-04 |
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