JPS5856742B2 - マグネシウム基合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマグネシウム基合金に関する。

マグネシウム基合金は、他の金属の合金類と比較して極
めて軽量であり、従って特に軽量であることが重要な航
空機工業によく使用されている。

優れた機械的特性、特に高い耐力を有するマグネシウム
合金が英国特許第８７５９２９号明細書に記載されてい
る。

この明細書に記載された合金は、比較的高い応力を受け
る航空機部品、例えば飛行機の圧縮機ハウジング、ヘリ
コプタの主歯車箱および着陸装置部品に使用されている
。

適正な機械的特性を得るためには、これらの合金に２段
階の熱処理を施こす必要がある。

即ち、高温で溶体化処理し、次いで急冷し、そして低温
で時効処理し、析出硬化により機械的特性を改善する。

このようにして得られる機械的特性は、２００℃までの
高温にさらされても十分に維持される。

しかし、２００℃以上の温度にさらされると、機械的特
性が著しく劣化し、これがため上記合金を飛行機および
他の機械、特にこのような高い温度範囲で作動するエン
ジンや歯車箱に使用することは著しく制限を受ける。

本発明によれば、常温で満足な引張強さを有し、２５０
℃程度の温度でもその有利な特性を少くともある程度保
持し、この温度ですぐれた耐クリープ性を有するマグネ
シウム合金が見出された。

本発明によれば、１．２５−３．０％重量φの銀、０．
５−３．０％重量饅の希土類金属（このうち少なくとも
６０重量饅がネオジムである）、２．５−７係のイツト
リウムを含有し、且つ残部が実質的にマグネシウムであ
り、且つ高温での高い強度及び高い耐クリープ性を有す
るマグネシウム基合金が提供される。

本発明の好適例においては、前記合金は３乃至５重量幅
のイツトリウム及び１乃至２．５重量φの希土類金属を
含む。

ここでイツトリウムそれ自体は希土類金属ではないこと
が注意されるべきである。

希土類金属は１００φネオジムであってもよいが、この
材料は純粋状態では高価なので、場合によりジジミウム
（ｄ ｉ ｄ ｙｍｉ ｕｍ）として知られ、少なくと
も６０重量φのネオジムを含有し残りが例えばガドリニ
ウムのような他の重希土類金属からなる、金属混合物が
好ましい。

この場合セリウム及びランタンは存在しないか或いは存
在するとしてもごく少量であることが好ましく、従って
、希土類金属混合物中に占めるランタン及びセリウムの
量は２５重量饅を越えてはならない。

セリウムの存在によって、降伏強さ及び低温及び高温に
おける最終的な引張強さが劣化することがわかった。

銀含量を増加させると合金の価格が上昇するが、一方銀
含量を２％以下にすると、降伏強さが減少する。

従って銀含量が２〜３多である合金が好ましい。

イツトリウムは、純粋イツトリウムとして合金中に添加
してもよいが、イツトリウムを少なくとも６０重量φ、
好ましくは６５重量饅含むイツトリウム／希土類金属混
合物として添加することが好ましい。

英国特許出願第５６０２１７７４号仮明細書には、ネオ
ジム０．５−２．１俤、トリウム０．３−１．９俤、こ
れら二種の元素の合計量が１．５乃至２．４俤を含有す
る改善されたマグネシウム合金が開示されている。

本発明によれば、全体的の組成の限界が上記の通りであ
って、前記改善された合金中の１％以下のトリウムの全
部もしくは一部を適当量のイツトリウムで代替すること
により、高温で同等もしくは前記合金以上にすぐれた引
張強さを有するようにできることがわかった。

更に、イツトリウムの存在により高温における耐クリー
プ性が改善されるという別の利点もある。

この合金には結晶粒微細化剤として１饅迄のジルコニウ
ムを含有させることが、通常望ましい。

ジルコニウムの含量は少くとも０．４ ％であることが
好ましい。

ジルコニウムの一部は、０．２φ迄のマンガンにより代
替してもよいが、この場合、ジルコニウムとマンガンの
量は、相互溶解度により限定される。

上記以外の元素として、亜鉛、カドミウム、リチウム、
カルシウム、ガリウム、インジウム、タリウム、鉛及び
ビスマスも、上記成分の作用を干渉しない範囲で存在し
てもよい。

その量としては、亜鉛０．５重量多基下、カドミウム１
．０重量饅以下、リチウム６、Ｏ重量φ以下、カルシウ
ム０．８重量φ以下、カリウム２．０重量φ以下、イン
ジウム２．０重量φ以下、タリウム５．０重量φ以下、
鉛１．０重量φ以下、ビスマス１．０重量φ以下、銅０
．５重量多以下、及びマンガン２．０重量多収下である
。

上記組成の残部はマグネシウム及び鉄などの不可避的不
純物である。

熱処理は、これら合金に最適の機械的特性を付与するた
めに行われる。

この処理は、固溶体を得るため十分な時間、一般的に４
５０℃から合金の固相線までの温度で２時間高温固溶体
化処理を施し、急冷し、次いで少くとも１００℃から３
５０℃等の低温で局時間時効処理を施すことを含む。

これと別の熱処理条件は、最初の溶体化処理を４８０℃
で８時間行い、更に溶液処理を５２０°Ｃで４時間行い
、時効処理を２５０℃で８時間行うことをふくむもので
ある。

合金の固相線は組成により変動し、イツｌ−ＩＪウム含
有量が６俤以上の場合相当程度低下する。

固溶体化処理の温度は、これに応じ低下させなければな
らない。

本発明による合金を、次に説明だけの目的で実施例を挙
げる。

実施例 １ 次に示す表の組成を有する合金が調製され、慣用の方法
により、試験試料をつくるため鋳込まれた。

この試料は次に５２０もしくは５２５℃で８時間溶体化
処理を施され、急冷し、次いで１６時間２００℃で時効
処理を施された。

試料の降伏強さ、最終引張り強さ及び破壊に至る伸び率
を、英国規格３６８８号に従って２５０℃で測定した。

得られた結果を次の表示に示す。この結果からイツ）
ＩＪウムを含有する合金の高温特性は、イツｈ ＩＪウ
ムを含有しない同種合金よりも著しく良好であることが
わかる。

実施例 ２ 第２表の組成を有する合金が調製され、慣用の方法によ
り、試験試料をつくるため鋳込まれた。

この試料は次に５００℃で８時間溶体化熱処理を施され
、水冷し、次いで２００℃で２０時間時効処理を施され
た。

２５０’Ｃにおける性質として、結晶粒径、最終引張強
さ及びクリープ強度（０，２％７１００時間）を測定し
た。

クリープ強度の測定は英国規格３５００により行なった
。

得られた結果を第２表に示す。

この表より、Ａｇ−希土類−Ｙ系マグネシウム基合金は
高温での高い強度を有すること、またＡｇ−希土類−Ｙ
−Ｚｒ系マグネシウム基合金は、Ｚｒにより結晶粒が微
細化されていることが分かる。

実施例 ３（比較例） 実施例１と同じ手順を、２．０９％の金、３．０４φの
イツトリウム、０．５２％の亜鉛を含むがネオジムを含
まないマグネシウム合金について行った６２５０°Ｃに
おける降伏強さ、最終引張り強さ及び伸び率は、それぞ
れ１０７ Ｎ／ｍ１１１３４ Ｎ／ｍｙ！及び１咎であ
った。

これらの数値はネオジムを含有する合金のそれよりもは
るかに低い。

実施例 ４ 本発明合金のクリープ特性を調べるため はぼ） 下記組成の合金を英国規格３５００に基づき２５０℃で
試験したところ、クリープ強度（０，２％／１００時間
）は第３表の通りであった。

本発明の実施態様は次の通りである。

１．３乃至５重量饅のイツトリウム及び１乃至２．５重
量係の希土類金属を含有する合金。

２、少くとも０．４重量φのジルコニウムを含有するマ
グネシウム基合金。

３、更に０．４重量多迄のマンガンを含有し、マンガン
の最大及び許容量が、ジルコニウム（存在するとすれば
）との相容性によって規定されるマグネシウム基合金。

４．２乃至３重量饅の銀を含有する合金。

５、希土類金属があわせて２５重量多をこえないセリウ
ム及びランタンを含有してなるマグネシウム基合金。

６、少くとも２時間溶液処理を施し、少くとも３０分間
時効処理を施してなるマグネシウム基合金。

７．８時間約５２０℃の温度で固溶体化処理を施し、約
２５０℃で１６時間時効処理を施してなるマグネシウム
基合金。

８、先ず８時間４８０℃で溶液熱処理を施し、次いで５
２０℃で４時間固溶体化処理を施し、更に２５０℃で８
時間時効処理を施してなるマグネシウム基合金。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １．２５−３．０％重量饅の銀 ０．５−３．０係重量饅の希土類金属（このうち少なく
   とも６０重量多がネオジムである） ２．５−７優のイツトリウム を含有し、且つ残部が実質的にマグネシウムであり、且
   つ高温での高い強度及び高い耐クリープ性を有するマグ
   ネシウム基合金。 ２１重量咎以下のトリウム及び１重量係以下のジルコニ
   ウムの少なくとも一種をさらに含有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のマグネシウム基合金。