JPH08269589A - 超塑性ａｚ９１マグネシウム合金の製造方法 - Google Patents
超塑性ａｚ９１マグネシウム合金の製造方法Info
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＡＺ９１マグネシウム合金急冷凝固粉末を真
空中で加圧焼結させた後熱間押し出しすることにより、
超塑性が発現するＡＺ９１マグネシウム合金を開発す
る。 【構成】 ＡＺ９１マグネシウム合金急冷凝固粉末をマ
グネシウム缶内に真空密閉した後、ホットプレス機を用
い真空下で急冷凝固粉末を加圧焼結する。さらに、この
焼結体を熱間押し出ししＡＺ９１マグネシウム合金を作
製する。 【効果】 熱間押し出し中に再結晶が生じるととも急冷
凝固粉末表面の酸化膜が結晶粒成長を抑制するため微細
な結晶粒組織が得られ、超塑性が発現する。
空中で加圧焼結させた後熱間押し出しすることにより、
超塑性が発現するＡＺ９１マグネシウム合金を開発す
る。 【構成】 ＡＺ９１マグネシウム合金急冷凝固粉末をマ
グネシウム缶内に真空密閉した後、ホットプレス機を用
い真空下で急冷凝固粉末を加圧焼結する。さらに、この
焼結体を熱間押し出ししＡＺ９１マグネシウム合金を作
製する。 【効果】 熱間押し出し中に再結晶が生じるととも急冷
凝固粉末表面の酸化膜が結晶粒成長を抑制するため微細
な結晶粒組織が得られ、超塑性が発現する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超塑性ＡＺ９１マグネ
シウム合金の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発
明は、マグネシウム合金の結晶粒を微細化し、超塑性を
発現させて、軽量化材料としてその利用が期待されてい
るマグネシウム合金の加工特性を改良することを可能と
する新しい超塑性ＡＺ９１マグネシウム合金の製造方法
に関するものである。
シウム合金の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発
明は、マグネシウム合金の結晶粒を微細化し、超塑性を
発現させて、軽量化材料としてその利用が期待されてい
るマグネシウム合金の加工特性を改良することを可能と
する新しい超塑性ＡＺ９１マグネシウム合金の製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】マグネシウム合金は、鉄やアルミニウム
合金に比べ比重が低いため軽量金属材料として、自動車
の部品や航空宇宙分野などの構造部材としての利用が期
待されている。比較的単純な形状の部品（自動車のピス
トンやコネクチングロッドなど）は鋳造法などにより成
形することができることから、これまで、自動車部品と
してマグネシウムダイカスト合金等が利用されており、
今後、マグネシウムの持つ実用軽量化材料としての利用
価値に着目して、その重要性がますます高くなることが
期待されている（軽金属，Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．１２，
７０７−７１９（１９９２））。
合金に比べ比重が低いため軽量金属材料として、自動車
の部品や航空宇宙分野などの構造部材としての利用が期
待されている。比較的単純な形状の部品（自動車のピス
トンやコネクチングロッドなど）は鋳造法などにより成
形することができることから、これまで、自動車部品と
してマグネシウムダイカスト合金等が利用されており、
今後、マグネシウムの持つ実用軽量化材料としての利用
価値に着目して、その重要性がますます高くなることが
期待されている（軽金属，Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．１２，
７０７−７１９（１９９２））。
【０００３】一方、航空機のドアパネルなどのような板
状の素材を複雑な形状に成形するには２次加工が必要で
ある。しかし、マグネシウムは最密六方格子構造である
ため一般に延性が低く加工性が悪いので、複雑形状に２
次加工することはきわめて困難、あるいは多くの加工工
程が必要となり加工コストが著しく高くなる。
状の素材を複雑な形状に成形するには２次加工が必要で
ある。しかし、マグネシウムは最密六方格子構造である
ため一般に延性が低く加工性が悪いので、複雑形状に２
次加工することはきわめて困難、あるいは多くの加工工
程が必要となり加工コストが著しく高くなる。
【０００４】また、最近、金属材料の加工性を向上する
ために、例えば、チタン合金の超塑性加工技術にみられ
るように、超塑性を応用した各種の金属材料の超塑性加
工技術の開発が期待されているが、これまでのところ、
超塑性材料として研究対象とされている金属材料も一部
のものに限られており（「豊田中央研究所 Ｒ ＆Ｄレ
ビュー」Ｖｏｌ．２５，ＮＯ．１，５４−７３（１９９
０）、及び「材料開発ジャーナル」Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．
２，８−１４（１９９３））、また、特に、マグネシウ
ム合金に関しては、その超塑性に関する従来技術はほと
んど見当たらず、これまでに、実用マグネシウム合金の
超塑性に関する報告例はほとんどないといってもよいの
が現状である。
ために、例えば、チタン合金の超塑性加工技術にみられ
るように、超塑性を応用した各種の金属材料の超塑性加
工技術の開発が期待されているが、これまでのところ、
超塑性材料として研究対象とされている金属材料も一部
のものに限られており（「豊田中央研究所 Ｒ ＆Ｄレ
ビュー」Ｖｏｌ．２５，ＮＯ．１，５４−７３（１９９
０）、及び「材料開発ジャーナル」Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．
２，８−１４（１９９３））、また、特に、マグネシウ
ム合金に関しては、その超塑性に関する従来技術はほと
んど見当たらず、これまでに、実用マグネシウム合金の
超塑性に関する報告例はほとんどないといってもよいの
が現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】マグネシウム合金の加
工性を向上させ、少ない工程で複雑形状に２次加工する
ためには、超塑性変形を利用した超塑性成形が有効であ
る。超塑性を発現させるには、マグネシウム合金の結晶
粒径を微細にする必要がある。本発明者らは、このよう
な視点に立ち、マグネシウム合金の結晶粒を微細化し、
超塑性を発現させることが可能な新しい製造方法を開発
することを目標として鋭意研究を積み重ねた結果、ＡＺ
９１マグネシウム合金の急冷凝固粉末を真空中で加圧焼
結させ、さらに、この焼結体を熱間押し出し加工するこ
とによって所期の目的を達成し得ることを見い出し、本
発明を完成するに至った。
工性を向上させ、少ない工程で複雑形状に２次加工する
ためには、超塑性変形を利用した超塑性成形が有効であ
る。超塑性を発現させるには、マグネシウム合金の結晶
粒径を微細にする必要がある。本発明者らは、このよう
な視点に立ち、マグネシウム合金の結晶粒を微細化し、
超塑性を発現させることが可能な新しい製造方法を開発
することを目標として鋭意研究を積み重ねた結果、ＡＺ
９１マグネシウム合金の急冷凝固粉末を真空中で加圧焼
結させ、さらに、この焼結体を熱間押し出し加工するこ
とによって所期の目的を達成し得ることを見い出し、本
発明を完成するに至った。
【０００６】すなわち、本発明は、マグネシウム合金の
結晶粒を微細化し超塑性を発現させるための製造方法を
開発するものであり、加工特性に優れた超塑性ＡＺ９１
マグネシウム合金の製造方法を提供することを目的とす
るものである。
結晶粒を微細化し超塑性を発現させるための製造方法を
開発するものであり、加工特性に優れた超塑性ＡＺ９１
マグネシウム合金の製造方法を提供することを目的とす
るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、上記
課題を解決すべくＡＺ９１マグネシウム合金の製造法に
おいて、急冷凝固粉末を真空中３００℃で加圧焼結させ
た後、この焼結体を２００〜３００℃の温度で熱間押し
出しする方法を採用する。
課題を解決すべくＡＺ９１マグネシウム合金の製造法に
おいて、急冷凝固粉末を真空中３００℃で加圧焼結させ
た後、この焼結体を２００〜３００℃の温度で熱間押し
出しする方法を採用する。
【０００８】上記課題を解決するための本発明の態様
は、ＡＺ９１マグネシウム合金急冷凝固粉末を真空中で
加圧焼結させた後、この焼結体を熱間押し出しすること
を特徴とする超塑性ＡＺ９１マグネシウム合金の製造方
法、である。
は、ＡＺ９１マグネシウム合金急冷凝固粉末を真空中で
加圧焼結させた後、この焼結体を熱間押し出しすること
を特徴とする超塑性ＡＺ９１マグネシウム合金の製造方
法、である。
【０００９】また、本発明は、ＡＺ９１マグネシウム合
金急冷凝固粉末を真空中、１５０〜３００℃で加圧焼結
させること、焼結体を２００〜３００℃の温度で熱間押
し出しすること、を好ましい態様としている。
金急冷凝固粉末を真空中、１５０〜３００℃で加圧焼結
させること、焼結体を２００〜３００℃の温度で熱間押
し出しすること、を好ましい態様としている。
【００１０】本発明においては、ＡＺ９１マグネシウム
合金急冷凝固粉末を、例えば、マグネシウム缶内に真空
密閉した後、加圧焼結させるが、この場合、当該加圧焼
結処理は、例えば、ホットプレス機を用いて、マグネシ
ウム缶を温度１５０〜３００℃、圧力２００〜１５００
ＭＰａの条件で圧縮することにより好適に実施される。
次いで、得られた焼結体を熱間押し出し加工するが、こ
の場合、２００〜３００℃の温度条件で熱間押し出しす
る方法が好適なものとして例示される。上記加圧焼結及
び熱間押し出しの具体的方法は、上記のものに限定され
るものではなく、無加圧焼結及び熱間押出し等、上記と
同効のものであれば適宜使用し得るものであることはい
うまでもない。
合金急冷凝固粉末を、例えば、マグネシウム缶内に真空
密閉した後、加圧焼結させるが、この場合、当該加圧焼
結処理は、例えば、ホットプレス機を用いて、マグネシ
ウム缶を温度１５０〜３００℃、圧力２００〜１５００
ＭＰａの条件で圧縮することにより好適に実施される。
次いで、得られた焼結体を熱間押し出し加工するが、こ
の場合、２００〜３００℃の温度条件で熱間押し出しす
る方法が好適なものとして例示される。上記加圧焼結及
び熱間押し出しの具体的方法は、上記のものに限定され
るものではなく、無加圧焼結及び熱間押出し等、上記と
同効のものであれば適宜使用し得るものであることはい
うまでもない。
【００１１】本発明は、上記方法を採用することによ
り、熱間押し出し中に再結晶が生じるとともに、急冷凝
固粉末表面の酸化膜が結晶粒の成長を抑制するために、
結晶粒を微細化することができ、それによって、微細結
晶粒に起因した超塑性を発現させ、従来、加工性が悪い
とされていたマグネシウム合金の加工性を顕著に向上さ
せることを可能とするものである。本発明によって製造
される超塑性ＡＺ９１マグネシウム合金は、後記する実
施例に示したように、温度３５０℃、ひずみ速度１０-2
ｓ-1程度の領域において１５０％以上の大きな破断伸び
が得られることから、熱間鍜造による成形加工、熱間プ
レス加工工程で複雑形状に２次加工することが可能であ
り、航空機のドアパネル等に応用することが期待され
る。尚、本発明者らが知るところによれば、マグネシウ
ム合金に関して、このような超塑性を発現させて、その
加工特性を改良することを可能にした例はこれまで報告
された例は見当たらない。
り、熱間押し出し中に再結晶が生じるとともに、急冷凝
固粉末表面の酸化膜が結晶粒の成長を抑制するために、
結晶粒を微細化することができ、それによって、微細結
晶粒に起因した超塑性を発現させ、従来、加工性が悪い
とされていたマグネシウム合金の加工性を顕著に向上さ
せることを可能とするものである。本発明によって製造
される超塑性ＡＺ９１マグネシウム合金は、後記する実
施例に示したように、温度３５０℃、ひずみ速度１０-2
ｓ-1程度の領域において１５０％以上の大きな破断伸び
が得られることから、熱間鍜造による成形加工、熱間プ
レス加工工程で複雑形状に２次加工することが可能であ
り、航空機のドアパネル等に応用することが期待され
る。尚、本発明者らが知るところによれば、マグネシウ
ム合金に関して、このような超塑性を発現させて、その
加工特性を改良することを可能にした例はこれまで報告
された例は見当たらない。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明するが、本発明
は当該実施例によって何ら限定されるものではない。 実施例 （１）マグネシウム合金急冷凝固粉末の作製 高純度マグネシウム、アルミニウム、亜鉛インゴットか
らＭｇ−９％Ａｌ−１％Ｚｎ（重量％）のＡＺ９１マグ
ネシウム合金を鋳造により作製した。さらに、これを電
気炉を用いて再溶解し、常法により、急冷凝固作製装置
（ＰＳＩ社製）により噴霧状に吹くことにより急冷凝固
粉末を作製した。
は当該実施例によって何ら限定されるものではない。 実施例 （１）マグネシウム合金急冷凝固粉末の作製 高純度マグネシウム、アルミニウム、亜鉛インゴットか
らＭｇ−９％Ａｌ−１％Ｚｎ（重量％）のＡＺ９１マグ
ネシウム合金を鋳造により作製した。さらに、これを電
気炉を用いて再溶解し、常法により、急冷凝固作製装置
（ＰＳＩ社製）により噴霧状に吹くことにより急冷凝固
粉末を作製した。
【００１３】（２）超塑性合金の作製 ＡＺ９１マグネシウム合金急冷凝固粉末をマグネシウム
缶内に真空密閉した後、ホットプレス機を用いマグネシ
ウム缶を温度３００℃、圧力２００ＭＰａの条件で圧縮
しＡＺ９１マグネシウム合金急冷凝固粉末を加圧焼結さ
せ、直径４０ｍｍの丸棒を作製した。さらに、この丸棒
焼結体を温度２５０℃、押し出し比１００の条件で熱間
押し出しし直径４ｍｍの丸棒に加工した。熱間押し出し
中に再結晶が生じるととも急冷凝固粉末表面の酸化膜が
結晶粒成長を抑制するため微細な結晶粒組織が得られ
る。上記方法により作製されたＡＺ９１マグネシウム合
金の結晶粒径は５μmであった。
缶内に真空密閉した後、ホットプレス機を用いマグネシ
ウム缶を温度３００℃、圧力２００ＭＰａの条件で圧縮
しＡＺ９１マグネシウム合金急冷凝固粉末を加圧焼結さ
せ、直径４０ｍｍの丸棒を作製した。さらに、この丸棒
焼結体を温度２５０℃、押し出し比１００の条件で熱間
押し出しし直径４ｍｍの丸棒に加工した。熱間押し出し
中に再結晶が生じるととも急冷凝固粉末表面の酸化膜が
結晶粒成長を抑制するため微細な結晶粒組織が得られ
る。上記方法により作製されたＡＺ９１マグネシウム合
金の結晶粒径は５μmであった。
【００１４】（３）引張試験 押出し棒から平行部長さ５ｍｍ、平行部直径２．５ｍｍ
の丸棒試験片を作製した。この試験片を引張試験機（大
阪科学社製）に装着した後、電気炉により加熱し約３０
分で所定温度（３５０℃）に昇温した。所定温度に約１
０分間保持した後、引張試験を開始し、破断後、試料の
伸び量を測定した。引張試験は、温度一定（３５０℃）
の条件下で変形速度を変え、ひずみ速度１０-3〜１ｓ-1
の範囲で行った。
の丸棒試験片を作製した。この試験片を引張試験機（大
阪科学社製）に装着した後、電気炉により加熱し約３０
分で所定温度（３５０℃）に昇温した。所定温度に約１
０分間保持した後、引張試験を開始し、破断後、試料の
伸び量を測定した。引張試験は、温度一定（３５０℃）
の条件下で変形速度を変え、ひずみ速度１０-3〜１ｓ-1
の範囲で行った。
【００１５】引張り試験による超塑性が発現したことを
示す結果を図１に示す。図１は、ＡＺ９１マグネシウム
合金の３５０℃におけるひずみ速度と破断伸びの関係を
示したものである。１０-3〜３ｘ１０-2ｓ-1のひずみ速
度領域において１５０％以上の大きな破断伸びが得られ
た。このような大きな伸びは超塑性発現によるものであ
る。尚、比較例として、従来製品の破断伸びを示すと、
ＡＺ９１マグネシウム合金鋳造材の場合、約３５０℃に
おいて破断伸びは約５０％であった。
示す結果を図１に示す。図１は、ＡＺ９１マグネシウム
合金の３５０℃におけるひずみ速度と破断伸びの関係を
示したものである。１０-3〜３ｘ１０-2ｓ-1のひずみ速
度領域において１５０％以上の大きな破断伸びが得られ
た。このような大きな伸びは超塑性発現によるものであ
る。尚、比較例として、従来製品の破断伸びを示すと、
ＡＺ９１マグネシウム合金鋳造材の場合、約３５０℃に
おいて破断伸びは約５０％であった。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明においては、
ＡＺ９１マグネシウム合金急冷凝固粉末を真空中で加圧
焼結させた後、この焼結体を熱間押し出しすることによ
って、従来製品の結晶粒が１００μｍ以上程度であるの
に対して、５μｍ程度の微細な結晶粒組織を有する超塑
性ＡＺ９１マグネシウム合金焼結体を得ることができ、
これによりマグネシウム合金をすくない加工工程で複雑
形状に２次加工することができるマグネシウム合金が得
られる。
ＡＺ９１マグネシウム合金急冷凝固粉末を真空中で加圧
焼結させた後、この焼結体を熱間押し出しすることによ
って、従来製品の結晶粒が１００μｍ以上程度であるの
に対して、５μｍ程度の微細な結晶粒組織を有する超塑
性ＡＺ９１マグネシウム合金焼結体を得ることができ、
これによりマグネシウム合金をすくない加工工程で複雑
形状に２次加工することができるマグネシウム合金が得
られる。
【図１】本発明により作製されたＡＺ９１マグネシウム
合金の３５０℃におけるひずみ速度と破断伸びの関係を
あらわす説明図である。
合金の３５０℃におけるひずみ速度と破断伸びの関係を
あらわす説明図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 ＡＺ９１マグネシウム合金急冷凝固粉末
を真空中で加圧焼結させた後、この焼結体を熱間押し出
しすることを特徴とする超塑性ＡＺ９１マグネシウム合
金の製造方法。 - 【請求項２】 ＡＺ９１マグネシウム合金急冷凝固粉末
を真空中１５０〜３００℃で加圧焼結させる請求項１記
載の超塑性ＡＺ９１マグネシウム合金の製造方法。 - 【請求項３】 焼結体を２００〜３００℃の温度で熱間
押し出しすることを特徴とする請求項１記載の超塑性Ａ
Ｚ９１マグネシウム合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9956795A JPH08269589A (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 超塑性ａｚ９１マグネシウム合金の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9956795A JPH08269589A (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 超塑性ａｚ９１マグネシウム合金の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08269589A true JPH08269589A (ja) | 1996-10-15 |
Family
ID=14250714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9956795A Pending JPH08269589A (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | 超塑性ａｚ９１マグネシウム合金の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08269589A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004060048A (ja) * | 2002-06-05 | 2004-02-26 | Sumitomo Denko Steel Wire Kk | マグネシウム合金板およびその製造方法 |
| JP2006070332A (ja) * | 2004-09-02 | 2006-03-16 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 切削屑からの高強度マグネシウム合金製造方法 |
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