JPH07122113B2 - テルビウム含有高強度マグネシウム合金 - Google Patents
テルビウム含有高強度マグネシウム合金Info
- Publication number
- JPH07122113B2 JPH07122113B2 JP4195845A JP19584592A JPH07122113B2 JP H07122113 B2 JPH07122113 B2 JP H07122113B2 JP 4195845 A JP4195845 A JP 4195845A JP 19584592 A JP19584592 A JP 19584592A JP H07122113 B2 JPH07122113 B2 JP H07122113B2
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- JP
- Japan
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- terbium
- magnesium alloy
- strength
- high temperature
- Prior art date
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
- C22C23/06—Alloys based on magnesium with a rare earth metal as the next major constituent
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【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
ンのピストン回りの部品などの軽量化において要請され
ている５７３Ｋ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
ンのピストン回りの部品などの軽量化において要請され
ている５７３Ｋ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−Ｍ
ｎ系合金（例えば、ＡＺ９１合金＝Ｍｇ−９Ａｌ−１Ｚ
ｎ−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、最近、耐熱用マグネシ
ウム合金としてマグネシウムにランタノイド（Ｌｎ）を
添加したＭｇ−Ｙ−Ｌｎ系合金（例えば、ＷＥ５４＝Ｍ
ｇ−５Ｙ−４Ｎｄ）等が開発され、自動車用エンジン部
品として検討され始めている。
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−Ｍ
ｎ系合金（例えば、ＡＺ９１合金＝Ｍｇ−９Ａｌ−１Ｚ
ｎ−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、最近、耐熱用マグネシ
ウム合金としてマグネシウムにランタノイド（Ｌｎ）を
添加したＭｇ−Ｙ−Ｌｎ系合金（例えば、ＷＥ５４＝Ｍ
ｇ−５Ｙ−４Ｎｄ）等が開発され、自動車用エンジン部
品として検討され始めている。
【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−Ｙ−Ｌ
ｎ系合金等のＬｎ含有合金においては、Ｌｎは重元素で
あるため溶湯中でＬｎが下部に偏る傾向があり、また鋳
造組織の微細化のために必須成分として用いられている
Ｚｒは添加歩留りが不安定であり、コスト高になるとい
う問題がある。更に、このようなＭｇ−Ｙ−Ｎｄ−Ｚｒ
系合金では、高価なＹを４重量％以上、Ｎｄを３重量％
以上含有するためコスト的に自動車などの量産用には使
いにくく、更に５７３Ｋで若干の強度不足である。
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−Ｙ−Ｌ
ｎ系合金等のＬｎ含有合金においては、Ｌｎは重元素で
あるため溶湯中でＬｎが下部に偏る傾向があり、また鋳
造組織の微細化のために必須成分として用いられている
Ｚｒは添加歩留りが不安定であり、コスト高になるとい
う問題がある。更に、このようなＭｇ−Ｙ−Ｎｄ−Ｚｒ
系合金では、高価なＹを４重量％以上、Ｎｄを３重量％
以上含有するためコスト的に自動車などの量産用には使
いにくく、更に５７３Ｋで若干の強度不足である。
【０００５】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。
【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、マグネシウム
に適量のテルビウムを添加することにより、室温及び高
温強度が向上することを見出し、また、カルシウム、イ
ットリウム及びランタノイド（テルビウムを除く）から
なる群から選ばれた少なくとも１種の元素を併用するこ
とによりテルビウムの添加量を減少させても同等の効果
が得られることを見出し、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、マグネシウム
に適量のテルビウムを添加することにより、室温及び高
温強度が向上することを見出し、また、カルシウム、イ
ットリウム及びランタノイド（テルビウムを除く）から
なる群から選ばれた少なくとも１種の元素を併用するこ
とによりテルビウムの添加量を減少させても同等の効果
が得られることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】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、テルビウム１５〜２５重量％を含
有するか、又は（イ）テルビウム４〜１５重量％及び
（ロ）カルシウム、イットリウム及びランタノイド（テ
ルビウムを除く）からなる群から選ばれた少なくとも１
種の元素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、テルビウム１５〜２５重量％を含
有するか、又は（イ）テルビウム４〜１５重量％及び
（ロ）カルシウム、イットリウム及びランタノイド（テ
ルビウムを除く）からなる群から選ばれた少なくとも１
種の元素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。
【０００８】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、ジルコニウム及びマ
ンガンからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素２
重量％以下を含有することができる。
シウム合金は、所望により、更に、ジルコニウム及びマ
ンガンからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素２
重量％以下を含有することができる。
【０００９】本発明の室温及び高温強度に優れたマグネ
シウム合金は鋳造及びダイカスト部品の製造に用いるこ
とができる。
シウム合金は鋳造及びダイカスト部品の製造に用いるこ
とができる。
【００１０】本発明のマグネシウム合金においてテルビ
ウムは室温及び高温強度、特に高温強度の向上に有効な
元素であり、その添加量の増加につれて強度が増大し、
１５重量％以上のテルビウムの添加で５７３Ｋ程度まで
の高温でも十分な強度を有するようになる。しかし、２
５重量％を越えて添加しても、添加量の増加に対応した
強度の増大は得られなくなり、コスト高となり、従って
技術的にあまり意味がない。本発明のマグネシウム合金
において合金成分としてテルビウムのみを用いる場合に
はその添加量は１５〜２５重量％、好ましくは１６〜２
４重量％である。
ウムは室温及び高温強度、特に高温強度の向上に有効な
元素であり、その添加量の増加につれて強度が増大し、
１５重量％以上のテルビウムの添加で５７３Ｋ程度まで
の高温でも十分な強度を有するようになる。しかし、２
５重量％を越えて添加しても、添加量の増加に対応した
強度の増大は得られなくなり、コスト高となり、従って
技術的にあまり意味がない。本発明のマグネシウム合金
において合金成分としてテルビウムのみを用いる場合に
はその添加量は１５〜２５重量％、好ましくは１６〜２
４重量％である。
【００１１】本発明のマグネシウム合金においては、カ
ルシウム、イットリウム及びランタノイド（テルビウム
を除く）（例えば、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０．８〜５重量％添加することによりテルビウ
ムの添加量を４〜１５重量％に減少させても、テルビウ
ムを１５〜２５重量％添加した場合と同じ効果を得るこ
とができ、コストを下げることができる。このような効
果は添加量が０．８重量％以上の時に有意義になる。し
かし添加量が５重量％を越えると合金が脆化し始めるの
で好ましくない。このような態様のマグネシウム合金に
おいてはテルビウムの添加量は４〜１５重量％、好まし
くは５〜１４重量％であり、カルシウム、イットリウム
及びランタノイド（テルビウムを除く）からなる群から
選ばれた少なくとも１種の元素の添加量は０．８〜５重
量％、好ましくは１〜４重量％である。
ルシウム、イットリウム及びランタノイド（テルビウム
を除く）（例えば、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０．８〜５重量％添加することによりテルビウ
ムの添加量を４〜１５重量％に減少させても、テルビウ
ムを１５〜２５重量％添加した場合と同じ効果を得るこ
とができ、コストを下げることができる。このような効
果は添加量が０．８重量％以上の時に有意義になる。し
かし添加量が５重量％を越えると合金が脆化し始めるの
で好ましくない。このような態様のマグネシウム合金に
おいてはテルビウムの添加量は４〜１５重量％、好まし
くは５〜１４重量％であり、カルシウム、イットリウム
及びランタノイド（テルビウムを除く）からなる群から
選ばれた少なくとも１種の元素の添加量は０．８〜５重
量％、好ましくは１〜４重量％である。
【００１２】マグネシウム合金に一般に２重量％以下の
量で添加されているジルコニウム及び／又はマンガンも
本発明のマグネシウム合金に有効に用いることができ、
それらは組織の微細化に有効であり、強度を向上させる
効果がある。
量で添加されているジルコニウム及び／又はマンガンも
本発明のマグネシウム合金に有効に用いることができ、
それらは組織の微細化に有効であり、強度を向上させる
効果がある。
【００１３】
【実施例】実施例１〜２１及び比較例１〜４ 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。尚、ランタ
ノイド（テルビウムを除く）としてミッシュメタルを用
い、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×３００
mm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３００Ｋ及び５７３Ｋ、引張
強度の測定単位＝ＭＰａ。 測定結果は表１に示す通りであった。
となるように原材料を装入し、溶解させた。尚、ランタ
ノイド（テルビウムを除く）としてミッシュメタルを用
い、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×３００
mm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３００Ｋ及び５７３Ｋ、引張
強度の測定単位＝ＭＰａ。 測定結果は表１に示す通りであった。
【００１４】
【表１】 合 金 組 成 ３００Ｋ ５７３Ｋ 例番号 Ｔｂ Ｃａ Ｙ Ｍｍ Ｍｇ その他 引張強度 引張強度 実施例１ １６ − − − 残 − ３３０ ２２０ 実施例２ ２４ − − − 残 − ３５０ ２３０ 実施例３ ２０ − − − 残 Zr：１ ３４０ ２２５ 実施例４ ２０ − − − 残 Mn：１ ３４０ ２２４ 実施例５ ６ １ − − 残 − ３２０ ２００ 実施例６ ６ ４ − − 残 − ３３０ ２２０ 実施例７ ６ − １ − 残 − ３２０ ２１０ 実施例８ ６ − ４ − 残 − ３３０ ２２５ 実施例９ ６ − − １ 残 − ３２０ ２０５ 実施例10 ６ − − ４ 残 − ３３０ ２１５ 実施例11 １４ １ − − 残 − ３４０ ２２５ 実施例12 １４ ４ − − 残 − ３５０ ２３０ 実施例13 １４ − １ − 残 − ３４０ ２３０ 実施例14 １４ − ４ − 残 − ３５０ ２３５ 実施例15 １４ − − １ 残 − ３４０ ２２０ 実施例16 １４ − − ４ 残 − ３５０ ２２５ 実施例17 １０ ２ ２ − 残 − ３４０ ２２０ 実施例18 １０ ２ − ２ 残 − ３４０ ２１５ 実施例19 １０ − ２ ２ 残 − ３４０ ２２５ 実施例20 １０ ２ − − 残 Zr：１ ３２５ ２２５ 実施例21 １０ ２ − − 残 Mn：１ ３２５ ２２５ 比較例１ １０ − − − 残 − ２９５ ９５ 比較例２ ２ ２ − − 残 − ２１０ ６０ 比較例３ − − − − 残 − ２７５ ９０ (AZ91＝Mg−９Al−１Zn−0.6Mn) 比較例４ − − − − 残 − ２５５ １７６ (WE54＝Mg−５Ｙ−４Nd−0.4Zr)
【００１５】上記の実施例１〜２１及び比較例１〜４か
ら明らかなように、マグネシウムに１５重量％以上のテ
ルビウムを添加することにより室温強度及び高温強度の
両方、特に高温強度について著しい向上が見られ、また
（イ）テルビウム４〜１５重量％及び（ロ）カルシウ
ム、イットリウム及びランタノイド（テルビウムを除
く）からなる群から選ばれた少なくとも１種の元素０．
８〜５重量％を添加することにより室温強度及び高温強
度の両方について、テルビウムを１５〜２５重量％添加
した場合と同等の向上が見られる。この理由については
いまだ明確には解明されていないが、テルビウム、カル
シウム、イットリウム及びランタノイド（テルビウムを
除く）は全て室温強度及び高温強度を向上させる添加元
素であるが、そのメカニズム、特に晶出及び析出する金
属間化合物の種類が異なるため添加効果が畳重し、相乗
効果を達成し、また必要な元素添加量そのものを相互に
抑制しあう効果を達成することによるものと推測され
る。また、ジルコニウム及びマンガンは同等に作用し、
組織の微細化に有効であり、強度を向上させる効果があ
る。
ら明らかなように、マグネシウムに１５重量％以上のテ
ルビウムを添加することにより室温強度及び高温強度の
両方、特に高温強度について著しい向上が見られ、また
（イ）テルビウム４〜１５重量％及び（ロ）カルシウ
ム、イットリウム及びランタノイド（テルビウムを除
く）からなる群から選ばれた少なくとも１種の元素０．
８〜５重量％を添加することにより室温強度及び高温強
度の両方について、テルビウムを１５〜２５重量％添加
した場合と同等の向上が見られる。この理由については
いまだ明確には解明されていないが、テルビウム、カル
シウム、イットリウム及びランタノイド（テルビウムを
除く）は全て室温強度及び高温強度を向上させる添加元
素であるが、そのメカニズム、特に晶出及び析出する金
属間化合物の種類が異なるため添加効果が畳重し、相乗
効果を達成し、また必要な元素添加量そのものを相互に
抑制しあう効果を達成することによるものと推測され
る。また、ジルコニウム及びマンガンは同等に作用し、
組織の微細化に有効であり、強度を向上させる効果があ
る。
【００１６】
【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系合金や高温
用の各種のランタノイド含有マグネシウム合金よりも室
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新しい耐熱性軽
量マグネシウム合金である。
されている汎用のＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｎ系合金や高温
用の各種のランタノイド含有マグネシウム合金よりも室
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新しい耐熱性軽
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 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 (72)発明者 小島 陽 新潟県長岡市上富岡町1603−１ 長岡技術 科学大学内 (72)発明者 鎌土 重晴 新潟県長岡市上富岡町1603−１ 長岡技術 科学大学内
Claims (3)
- 【請求項１】 テルビウム１５〜２５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】 （イ）テルビウム４〜１５重量％及び
（ロ）カルシウム、イットリウム及びランタノイド（テ
ルビウムを除く）からなる群から選ばれた少なくとも１
種の元素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室温及び
高温強度に優れたマグネシウム合金。 - 【請求項３】 ジルコニウム及びマンガンからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種の元素２重量％以下を更に含
有することを特徴とする請求項１又は２記載の室温及び
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 |
|---|---|---|---|
| JP4195845A JPH07122113B2 (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | テルビウム含有高強度マグネシウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4195845A JPH07122113B2 (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | テルビウム含有高強度マグネシウム合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06200350A JPH06200350A (ja) | 1994-07-19 |
| JPH07122113B2 true JPH07122113B2 (ja) | 1995-12-25 |
Family
ID=16347971
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4195845A Expired - Fee Related JPH07122113B2 (ja) | 1992-07-01 | 1992-07-01 | テルビウム含有高強度マグネシウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07122113B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10293663B4 (de) * | 2001-08-13 | 2011-02-17 | Honda Giken Kogyo K.K. | Magnesiumlegierung |
| JP5152775B2 (ja) | 2006-03-20 | 2013-02-27 | 株式会社神戸製鋼所 | マグネシウム合金材およびその製造方法 |
| GB201005029D0 (en) * | 2010-03-25 | 2010-05-12 | Magnesium Elektron Ltd | Magnesium alloys containing heavy rare earths |
-
1992
- 1992-07-01 JP JP4195845A patent/JPH07122113B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06200350A (ja) | 1994-07-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |