JPH0748647A - 高力マグネシウム基合金材およびその製造方法 - Google Patents
高力マグネシウム基合金材およびその製造方法Info
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- JPH0748647A JPH0748647A JP5193483A JP19348393A JPH0748647A JP H0748647 A JPH0748647 A JP H0748647A JP 5193483 A JP5193483 A JP 5193483A JP 19348393 A JP19348393 A JP 19348393A JP H0748647 A JPH0748647 A JP H0748647A
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- 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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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 機械的特性に優れた高強度のマグネシウム基
合金材を提供する。 【構成】 一般式:MgaNdbZnc(ただし、a,
b,cは原子パーセントで80≦a≦99、1≦b≦1
2、0≦c≦12)で示される微細結晶質組織を有する
高強度マグネシウム基合金材および、上記組成の金属溶
湯を急冷凝固して非平衡fcc相からなる微細な金属間
化合物を析出させ、かつ微細な母相を得て、これに所定
の温度を加え、塑性加工をすることにより加工硬化させ
た複合組織を形成する製造方法である。
合金材を提供する。 【構成】 一般式:MgaNdbZnc(ただし、a,
b,cは原子パーセントで80≦a≦99、1≦b≦1
2、0≦c≦12)で示される微細結晶質組織を有する
高強度マグネシウム基合金材および、上記組成の金属溶
湯を急冷凝固して非平衡fcc相からなる微細な金属間
化合物を析出させ、かつ微細な母相を得て、これに所定
の温度を加え、塑性加工をすることにより加工硬化させ
た複合組織を形成する製造方法である。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、機械的特性に優れた高
強度のマグネシウム基合金材およびその製造方法に関す
る。
強度のマグネシウム基合金材およびその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来のマグネシウム基合金は、Mg−A
l系、Mg−Al−Zn系、Mg−Th−Zr系、Mg
−Th−Zn−Zr系、Mg−Zn−Zr系、Mg−Z
n−Zr−RE(希土類元素)系等の成分系の合金が知
られており、その材料特性に応じて軽量構造部材として
広範囲の用途に供されている。又、急冷凝固法によって
得られる材料としては特開平3−47941号公報記載
の合金が知られている。
l系、Mg−Al−Zn系、Mg−Th−Zr系、Mg
−Th−Zn−Zr系、Mg−Zn−Zr系、Mg−Z
n−Zr−RE(希土類元素)系等の成分系の合金が知
られており、その材料特性に応じて軽量構造部材として
広範囲の用途に供されている。又、急冷凝固法によって
得られる材料としては特開平3−47941号公報記載
の合金が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の各種系のマグネシウム基合金は、一般に硬度および
強度が低いのが現状であり、又、特開平3−47941
号公報に示される合金は、硬度、引張り強度においては
優れているものの、熱的安定性、延性の点でさらに改善
の余地を残している。又、上記公報においては、特に本
発明のMg−Nd−Zn合金については特に詳述がな
く、開示されている組成は、Mg量が70〜80at%
のものが中心である。そこで、本発明は、上記に鑑み、
高硬度、高強度、高耐熱性を有し、かつ、軽くて強い材
料(高比強度材料)して有用であるとともに延性に優れ
たマグネシウム基合金材を提供することを目的とするも
のである。
来の各種系のマグネシウム基合金は、一般に硬度および
強度が低いのが現状であり、又、特開平3−47941
号公報に示される合金は、硬度、引張り強度においては
優れているものの、熱的安定性、延性の点でさらに改善
の余地を残している。又、上記公報においては、特に本
発明のMg−Nd−Zn合金については特に詳述がな
く、開示されている組成は、Mg量が70〜80at%
のものが中心である。そこで、本発明は、上記に鑑み、
高硬度、高強度、高耐熱性を有し、かつ、軽くて強い材
料(高比強度材料)して有用であるとともに延性に優れ
たマグネシウム基合金材を提供することを目的とするも
のである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の第一は、一般
式:MgaNdbZnc(ただし、a,b,cは原子パー
セントで80≦a≦99、1≦b≦12、0≦c≦1
2)で示される微細結晶質組織を有する高強度マグネシ
ウム基合金材である。上記において、a,b,cの範囲
をそれぞれ限定したのは、固溶限を越えた過飽和固溶体
を形成するため、および液体急冷法等を利用した工業的
な急冷手段で微細結晶質からなる合金を得るためであ
る。
式:MgaNdbZnc(ただし、a,b,cは原子パー
セントで80≦a≦99、1≦b≦12、0≦c≦1
2)で示される微細結晶質組織を有する高強度マグネシ
ウム基合金材である。上記において、a,b,cの範囲
をそれぞれ限定したのは、固溶限を越えた過飽和固溶体
を形成するため、および液体急冷法等を利用した工業的
な急冷手段で微細結晶質からなる合金を得るためであ
る。
【0005】本発明の第二は、一般式:Mga'Ndb'Z
nC'(ただし、a’,b’,c’は原子パーセントで9
5<a’≦99、1≦b’≦3、0≦c≦3)で示され
る微細結晶質組織を有する高強度マグネシウム基合金材
である。a’,b’,c’をそれぞれ上記の如く限定し
たのは、少ないNd量で大量の化合物を作るため、上記
第一発明の急冷凝固材よりMg量が多い側で高強度を示
し、高比強度材料として有用であるとともに、溶質元素
の節約が行えるためである。
nC'(ただし、a’,b’,c’は原子パーセントで9
5<a’≦99、1≦b’≦3、0≦c≦3)で示され
る微細結晶質組織を有する高強度マグネシウム基合金材
である。a’,b’,c’をそれぞれ上記の如く限定し
たのは、少ないNd量で大量の化合物を作るため、上記
第一発明の急冷凝固材よりMg量が多い側で高強度を示
し、高比強度材料として有用であるとともに、溶質元素
の節約が行えるためである。
【0006】さらに重要な理由として上記範囲内とする
ことによって、h.c.p.のMgが析出し、この微細
なh.c.p.のMgに対して、さらに微細な少なくと
もMgとNdとが生成する非平衡fcc相からなる金属
間化合物が析出し、これが均一微細に分散するためであ
る。上記h.c.p.のMgのマトリックスに整合性に
優れた少なくともMgとNdとが生成する非平衡fcc
相金属間化合物を均一微細に分散することにより、Mg
マトリックスの強化が行え、合金の強度を飛躍的に向上
させることができる。特にMgが95(at%)以下の
場合、合金全体に占めるマトリックス中の金属間化合物
の量が多くなり延性はMgが95(at%)を超える場
合のようには期待できない。
ことによって、h.c.p.のMgが析出し、この微細
なh.c.p.のMgに対して、さらに微細な少なくと
もMgとNdとが生成する非平衡fcc相からなる金属
間化合物が析出し、これが均一微細に分散するためであ
る。上記h.c.p.のMgのマトリックスに整合性に
優れた少なくともMgとNdとが生成する非平衡fcc
相金属間化合物を均一微細に分散することにより、Mg
マトリックスの強化が行え、合金の強度を飛躍的に向上
させることができる。特にMgが95(at%)以下の
場合、合金全体に占めるマトリックス中の金属間化合物
の量が多くなり延性はMgが95(at%)を超える場
合のようには期待できない。
【0007】本発明のマグネシウム基合金材で、Nd元
素は母相の粒成長を抑えながら、Mg又はNdと微細な
非平衡fcc相からなる金属間化合物を分散させた複合
組織を得ることができるとともに、少ない量で大量の化
合物を作るため、Mgリッチ側で高強度を示す合金が得
られ、高比強度材料が得られる。Zn元素は非平衡相を
より安定なfcc構造の非平衡相に変化させることによ
って、マグネシウムマトリックス(α相)と整合性に優
れた金属間化合物を均一微細に分散させ、合金の硬度と
強度とを向上させ、高温における微細結晶質の粗大化を
制御させ耐熱性を付与する。
素は母相の粒成長を抑えながら、Mg又はNdと微細な
非平衡fcc相からなる金属間化合物を分散させた複合
組織を得ることができるとともに、少ない量で大量の化
合物を作るため、Mgリッチ側で高強度を示す合金が得
られ、高比強度材料が得られる。Zn元素は非平衡相を
より安定なfcc構造の非平衡相に変化させることによ
って、マグネシウムマトリックス(α相)と整合性に優
れた金属間化合物を均一微細に分散させ、合金の硬度と
強度とを向上させ、高温における微細結晶質の粗大化を
制御させ耐熱性を付与する。
【0008】本発明の第三は、一般式:MgaNdbZ
nc(ただし、a,b,cは原子パーセントで80≦a
≦99、1≦b≦12、0≦c≦12)で示される金属
溶湯を、急冷凝固して溶質元素を過飽和に固溶し、かつ
微細な母相を得て、これに所定の温度を加え、塑性加工
することにより、微細な金属間化合物を分散させた複合
組織を形成することを特徴とする高強度マグネシウム基
合金材の製造方法である。
nc(ただし、a,b,cは原子パーセントで80≦a
≦99、1≦b≦12、0≦c≦12)で示される金属
溶湯を、急冷凝固して溶質元素を過飽和に固溶し、かつ
微細な母相を得て、これに所定の温度を加え、塑性加工
することにより、微細な金属間化合物を分散させた複合
組織を形成することを特徴とする高強度マグネシウム基
合金材の製造方法である。
【0009】上記において、急冷凝固の際の冷却速度は
102〜106K/secが特に有効である。次に得られ
た急冷凝固材に所定の温度を加え塑性加工することによ
り微細な金属間化合物を分散させた複合組織からなるマ
グネシウム基合金材を得ることができる。この際の温度
は50〜500℃であることが良い。50℃未満の場合
は、変形抵抗が大きいため、健全な加工材が得られず、
又、500℃を越えると著しく粒成長が起り、強度の低
下をきたすためである。上記の製造方法によって得られ
るマグネシウムマトリックスの大きさは、200nmな
いし600nmであり、金属間化合物の大きさは10n
mないし400nmである。なお、本発明の合金の結晶
粒径及び金属間化合物の大きさを上記のように制御する
ことにより、優れた超塑性加工材としての性質も付与で
きる。
102〜106K/secが特に有効である。次に得られ
た急冷凝固材に所定の温度を加え塑性加工することによ
り微細な金属間化合物を分散させた複合組織からなるマ
グネシウム基合金材を得ることができる。この際の温度
は50〜500℃であることが良い。50℃未満の場合
は、変形抵抗が大きいため、健全な加工材が得られず、
又、500℃を越えると著しく粒成長が起り、強度の低
下をきたすためである。上記の製造方法によって得られ
るマグネシウムマトリックスの大きさは、200nmな
いし600nmであり、金属間化合物の大きさは10n
mないし400nmである。なお、本発明の合金の結晶
粒径及び金属間化合物の大きさを上記のように制御する
ことにより、優れた超塑性加工材としての性質も付与で
きる。
【0010】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明
する。高周波溶解炉により所定成分を有する溶融金属を
つくり、これを単ロール法(急冷凝固法)で、冷却速度
102〜106K/secにて、溶質元素を過飽和に固溶
し、かつ、微細な母相からなる急冷凝固材を得た。得ら
れた急冷凝固材を温間押出法を用いて、320℃の温度
1240〜1628MPaの面圧で押出すことによっ
て、母相の粒成長を抑えながら、微細な金属間化合物を
分散させた複合組織からなる押出材を得た。上記製造条
件により表1に示す組成(at%)を有する供試材(押
出材)を得た。又、上記と同様の製造条件により、本発
明の組成と異なる組成を有する押出材を比較材として作
成した(これは前記特開平3−47941号に開示され
た材料である)。
する。高周波溶解炉により所定成分を有する溶融金属を
つくり、これを単ロール法(急冷凝固法)で、冷却速度
102〜106K/secにて、溶質元素を過飽和に固溶
し、かつ、微細な母相からなる急冷凝固材を得た。得ら
れた急冷凝固材を温間押出法を用いて、320℃の温度
1240〜1628MPaの面圧で押出すことによっ
て、母相の粒成長を抑えながら、微細な金属間化合物を
分散させた複合組織からなる押出材を得た。上記製造条
件により表1に示す組成(at%)を有する供試材(押
出材)を得た。又、上記と同様の製造条件により、本発
明の組成と異なる組成を有する押出材を比較材として作
成した(これは前記特開平3−47941号に開示され
た材料である)。
【0011】上記各供試材および比較材につき、それぞ
れX線回折に付した結果、引張り強度(σB)、塑性伸
び(εf)、ヤング率(E)、比強度(σB/ρ)の機
械的特性を測定した結果を表1の右欄に示す。なお、比
強度は、引張り強度を密度で割ったものである。又、上
記記載の合金材について、TEM観察を行った結果、M
g97Nd3では、結晶粒が200nm〜600nmで、
h.c.pのMgマトリックスに粒径が250nm〜4
00nmのMgとNd又はZnとの金属間化合物Mg12
Nd、又は非平衡fcc相が均一に分散したものであっ
た。Mg96Nd3Zn1ではh.c.p.Mgの粒径は2
00〜300nmと、10〜200nmのMgとNd又
はZnからなる非平衡fcc相金属間化合物が均一に分
散したものであった。
れX線回折に付した結果、引張り強度(σB)、塑性伸
び(εf)、ヤング率(E)、比強度(σB/ρ)の機
械的特性を測定した結果を表1の右欄に示す。なお、比
強度は、引張り強度を密度で割ったものである。又、上
記記載の合金材について、TEM観察を行った結果、M
g97Nd3では、結晶粒が200nm〜600nmで、
h.c.pのMgマトリックスに粒径が250nm〜4
00nmのMgとNd又はZnとの金属間化合物Mg12
Nd、又は非平衡fcc相が均一に分散したものであっ
た。Mg96Nd3Zn1ではh.c.p.Mgの粒径は2
00〜300nmと、10〜200nmのMgとNd又
はZnからなる非平衡fcc相金属間化合物が均一に分
散したものであった。
【0012】
【表1】
【0013】表1に示すとおり、本発明の供試材は、い
ずれも引張り強度は280MPa以上、塑性伸びは0.
4%以上、ヤング率は37GPa以上、比強度は280
以上と優れた機械的特性を示す。特に、本発明の合金に
あっては比較材に比べ優れた塑性伸びを示すため、種々
の加工を施すことができるとともに、大きな加工(塑性
加工)にも耐え得る材料を提供することができる。な
お、Mg−Nd−Zn合金で、Mg量が95(at%)
を超えた場合、引張り強度、ヤング率、比強度はほとん
ど変らず塑性伸びはより顕著に大きくなっている。
ずれも引張り強度は280MPa以上、塑性伸びは0.
4%以上、ヤング率は37GPa以上、比強度は280
以上と優れた機械的特性を示す。特に、本発明の合金に
あっては比較材に比べ優れた塑性伸びを示すため、種々
の加工を施すことができるとともに、大きな加工(塑性
加工)にも耐え得る材料を提供することができる。な
お、Mg−Nd−Zn合金で、Mg量が95(at%)
を超えた場合、引張り強度、ヤング率、比強度はほとん
ど変らず塑性伸びはより顕著に大きくなっている。
【0014】
【発明の効果】本発明で得られるマグネシウム基合金
は、強度および耐熱性が高く、高力材料、高耐熱材料と
して有用であり、かつ比強度も高く、高比強度材料とし
ても有用であり、室温での伸びおよびヤング率の点でも
優れているため、種々の加工を施すことができると共
に、大きな加工(塑性加工)にも耐え得る材料が得られ
る。
は、強度および耐熱性が高く、高力材料、高耐熱材料と
して有用であり、かつ比強度も高く、高比強度材料とし
ても有用であり、室温での伸びおよびヤング率の点でも
優れているため、種々の加工を施すことができると共
に、大きな加工(塑性加工)にも耐え得る材料が得られ
る。
Claims (5)
- 【請求項1】 一般式:MgaNdbZnc(ただし、
a,b,cは原子パーセントで80≦a≦99、1≦b
≦12、0≦c≦12)で示される微細結晶質組織を有
する高強度マグネシウム基合金材。 - 【請求項2】 一般式:Mga'Ndb'Znc'(ただし、
a’,b’,c’は原子パーセントで95<a’≦9
9、1≦b’≦3、0≦c’≦3)で示される微細結晶
質組織を有する高強度マグネシウム基合金材。 - 【請求項3】 h.c.pのMgマトリックスに非平衡
fcc相又はMg12Nd相からなる金属間化合物が均一
微細に分散している複合組織を有する請求項1又は2記
載の高強度マグネシウム基合金材。 - 【請求項4】 一般式:MgaNdbZnc(ただし、
a,b,cは原子パーセントで80≦a≦99、1≦b
≦12、0≦c≦12)で示される金属溶湯を、急冷凝
固して非平衡なfcc相を微細分散させ、かつ微細な母
相を得て、これに所定の温度を加え、塑性加工をするこ
とにより加工硬化することを特徴とする高強度マグネシ
ウム基合金材の製造方法。 - 【請求項5】 塑性加工時の所定温度が50〜500℃
である請求項4記載の高強度マグネシウム基合金材の製
造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5193483A JP2807400B2 (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | 高力マグネシウム基合金材およびその製造方法 |
| EP19940111190 EP0643145B1 (en) | 1993-08-04 | 1994-07-18 | High strength magnesium-based alloy materials and method for producing the same |
| DE1994615447 DE69415447T2 (de) | 1993-08-04 | 1994-07-18 | Hochfeste Werkstoffe auf Legierungen auf Magnesiumbasis und Verfahren zur Herstellung dieser Werkstoffe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5193483A JP2807400B2 (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | 高力マグネシウム基合金材およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0748647A true JPH0748647A (ja) | 1995-02-21 |
| JP2807400B2 JP2807400B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=16308787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5193483A Expired - Fee Related JP2807400B2 (ja) | 1993-08-04 | 1993-08-04 | 高力マグネシウム基合金材およびその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0643145B1 (ja) |
| JP (1) | JP2807400B2 (ja) |
| DE (1) | DE69415447T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008016150A1 (fr) * | 2006-08-03 | 2008-02-07 | National Institute For Materials Science | Alliage de magnésium et son procédé de fabrication |
| JP2012087379A (ja) * | 2010-10-20 | 2012-05-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | マグネシウム合金 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19915238A1 (de) * | 1999-04-03 | 2000-10-05 | Volkswagen Ag | Magnesiumlegierungen hoher Duktilität, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6283446A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-16 | アライド・コ−ポレ−シヨン | 急速固化した高力、耐食性マグネシウムベ−スメタル合金、その製法およびこれから圧縮された金属物品 |
| JPH0347941A (ja) * | 1989-07-13 | 1991-02-28 | Yoshida Kogyo Kk <Ykk> | 高力マグネシウム基合金 |
| JPH073375A (ja) * | 1993-03-15 | 1995-01-06 | Takeshi Masumoto | 高強度マグネシウム合金及びその製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5078806A (en) * | 1988-05-23 | 1992-01-07 | Allied-Signal, Inc. | Method for superplastic forming of rapidly solidified magnesium base metal alloys |
| US4938809A (en) * | 1988-05-23 | 1990-07-03 | Allied-Signal Inc. | Superplastic forming consolidated rapidly solidified, magnestum base metal alloy powder |
| JP2911267B2 (ja) * | 1991-09-06 | 1999-06-23 | 健 増本 | 高強度非晶質マグネシウム合金及びその製造方法 |
-
1993
- 1993-08-04 JP JP5193483A patent/JP2807400B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-07-18 DE DE1994615447 patent/DE69415447T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-07-18 EP EP19940111190 patent/EP0643145B1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6283446A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-16 | アライド・コ−ポレ−シヨン | 急速固化した高力、耐食性マグネシウムベ−スメタル合金、その製法およびこれから圧縮された金属物品 |
| JPH0347941A (ja) * | 1989-07-13 | 1991-02-28 | Yoshida Kogyo Kk <Ykk> | 高力マグネシウム基合金 |
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| JP2012087379A (ja) * | 2010-10-20 | 2012-05-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | マグネシウム合金 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0643145B1 (en) | 1998-12-23 |
| DE69415447T2 (de) | 1999-07-08 |
| DE69415447D1 (de) | 1999-02-04 |
| EP0643145A1 (en) | 1995-03-15 |
| JP2807400B2 (ja) | 1998-10-08 |
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