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(In Japanese)マグネシウム合金及びその製造方法 commons

Patent code P160012704
File No. (11019AA11)
Posted date Jan 20, 2016
Application number P2014-511271
Patent number P6432344
Date of filing Apr 16, 2013
Date of registration Nov 16, 2018
International application number JP2013061700
International publication number WO2013157653
Date of international filing Apr 16, 2013
Date of international publication Oct 24, 2013
Priority data
  • P2012-096079 (Apr 19, 2012) JP
Inventor
  • (In Japanese)河村 能人
  • (In Japanese)山崎 倫昭
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人熊本大学
Title (In Japanese)マグネシウム合金及びその製造方法 commons
Abstract (In Japanese)高難燃性、高強度及び高延性を併せ持つマグネシウム合金を提供する。Caをa原子%含有し、Alをb原子%含有し、残部がMgからなる組成を有し、(Mg,Al)2Caをc体積%含有し、aとbとcが下記式(1)~(4)を満たし、前記(Mg,Al)2Caが分散されていることを特徴とするマグネシウム合金である。
(1)3≦a≦7
(2)4.5≦b≦12
(3)1.2≦b/a≦3.0
(4)10≦c≦35
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

Mg-Al-Ca合金は、主にダイカスト材として開発が進められて来た。また溶質元素であるAl、Caを過剰に添加すると硬質化合物が形成され、脆性的となることから優れた機械的性質を得ることが出来なかった。
そこで、Al、Caの低い添加量でのマグネシウム合金の開発が進められて来たが、強度の改善には至っていなかった。以上の経緯から、Mg-Al-Ca合金の研究は、形成する相に関する研究や極めて低いAl、Ca添加量でのMg-Al-Ca合金に限られた研究が多くなされている。
また、マグネシウム合金を実用化するには難燃性を向上させて発火温度を高くする必要がある。しかし、難燃性を向上させると機械的性質が低下することが多く、難燃性と機械的性質はトレードオフの関係にあり、両者を向上させることは困難であった。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、マグネシウム合金及びその製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
Caをa原子%含有し、Alをb原子%含有し、残部がMgからなる組成を有し、
(Mg,Al)2Caをc体積%含有し、
aとbとcが下記式(1')、(2')、(3)及び(4)を満たし、
前記(Mg,Al)2Caが分散されており、
前記(Mg,Al)2Caが分散された領域の体積分率はf%であり、fが下記式(7)を満たし、
前記(Mg,Al)2Caが分散された領域は1個/μm2以上の(Mg,Al)2Caを含む領域であり、
引張強さが415MPa以上であることを特徴とするマグネシウム合金。
(1')4≦a≦6.5
(2')7.5≦b≦11
(3)1.2≦b/a≦3.0
(4)10≦c≦35
(7)35≦f≦65

【請求項2】
 
Caをa原子%含有し、Alをb原子%含有し、残部がMgからなる組成を有し、
(Mg,Al)2Caをc体積%含有し、
aとbとcが下記式(1')、(2')、(3)及び(4)を満たし、
前記(Mg,Al)2Caが分散されており、
前記(Mg,Al)2Caが分散された領域の体積分率はf%であり、fが下記式(7)を満たし、
前記(Mg,Al)2Caが分散された領域は1個/μm2以上の(Mg,Al)2Caを含む領域であり、
引張強さが415MPa以上であることを特徴とするマグネシウム合金。
(1')4≦a≦6.5
(2')8≦b≦11
(3)1.2≦b/a≦3.0
(4)10≦c≦35
(7)35≦f≦65

【請求項3】
 
請求項1または2において、
前記マグネシウム合金にZnをx原子%含有し、xが下記式(20)を満たすことを特徴とするマグネシウム合金。
(20)0<x≦3

【請求項4】
 
請求項1乃至3のいずれか一項において、
前記マグネシウム合金はAl12Mg17をd体積%含有し、dが下記式(5)を満たすことを特徴とするマグネシウム合金。
(5)0<d≦10

【請求項5】
 
請求項1乃至4のいずれか一項において、
前記分散された(Mg,Al)2Caの結晶粒径はeであり、eが下記式(6)を満たすことを特徴とするマグネシウム合金。
(6)1nm≦e≦2μm

【請求項6】
 
請求項1乃至5のいずれか一項において、
前記マグネシウム合金の発火温度は850℃以上であることを特徴とするマグネシウム合金。

【請求項7】
 
請求項1乃至6のいずれか一項において、
前記aとbが下記式(3')を満たすことを特徴とするマグネシウム合金。
(3')11/7≦b/a≦12/5

【請求項8】
 
請求項1乃至7のいずれか一項において、
前記マグネシウム合金の発火温度は1090℃以上であることを特徴とするマグネシウム合金。

【請求項9】
 
請求項1乃至8のいずれか一項において、
前記マグネシウム合金は、圧縮耐力をgとし、引張耐力をhとした場合、gとhが下記式(8)を満たすことを特徴とするマグネシウム合金。
(8)0.8≦g/h

【請求項10】
 
請求項1乃至9のいずれか一項において、
前記マグネシウム合金にMn、Zr、Si、Sc、Sn、Ag、Cu、Li、Be、Mo、Nb、W、及び希土類元素の群から選択された少なくとも一つの元素をi原子%含有し、iが下記式(9)を満たすことを特徴とするマグネシウム合金。
(9)0<i≦0.3

【請求項11】
 
請求項1乃至10のいずれか一項において、
前記マグネシウム合金にAl2O3、Mg2Si、SiC、MgO、及びCaOの群から選択された少なくとも一つの化合物を、化合物中の金属原子の量としてj原子%含有し、jが下記式(10)を満たすことを特徴とするマグネシウム合金。
(10)0<j≦5

【請求項12】
 
Caをa原子%含有し、Alをb原子%含有し、残部がMgからなる組成を有し、(Mg,Al)2Caをc体積%含有し、aとbとcが下記式(1')、(2')、(3)及び(4)を満たす鋳造物を鋳造法によって形成し、
前記鋳造物に押出比が9以上の押出加工を行い、
前記塑性加工を行った後の前記(Mg,Al)2Caが分散された領域の体積分率はf%であり、fが下記式(7)を満たし、
前記(Mg,Al)2Caが分散された領域は1個/μm2以上の(Mg,Al)2Caを含む領域であり、
前記押出加工を行った後の加工物の引張強さが415MPa以上であることを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。
(1')4≦a≦6.5
(2')7.5≦b≦11
(3)1.2≦b/a≦3.0
(4)10≦c≦35
(7)35≦f≦65

【請求項13】
 
Caをa原子%含有し、Alをb原子%含有し、残部がMgからなる組成を有し、(Mg,Al)2Caをc体積%含有し、aとbとcが下記式(1')、(2')、(3)及び(4)を満たす鋳造物を鋳造法によって形成し、
前記鋳造物に押出比が9以上の押出加工を行い、
前記塑性加工を行った後の前記(Mg,Al)2Caが分散された領域の体積分率はf%であり、fが下記式(7)を満たし、
前記(Mg,Al)2Caが分散された領域は1個/μm2以上の(Mg,Al)2Caを含む領域であり、
前記押出加工を行った後の加工物の引張強さが415MPa以上であることを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。
(1')4≦a≦6.5
(2')8≦b≦11
(3)1.2≦b/a≦3.0
(4)10≦c≦30
(7)35≦f≦65

【請求項14】
 
Caをa原子%含有し、Alをb原子%含有し、Znをx原子%含有し、残部がMgからなる組成を有し、(Mg,Al)2Caをc体積%含有し、aとbとcとxが下記式(1')、(2')、(3)、(4)及び(20)を満たす鋳造物を鋳造法によって形成し、
前記鋳造物に押出比が9以上の押出加工を行い、
前記塑性加工を行った後の前記(Mg,Al)2Caが分散された領域の体積分率はf%であり、fが下記式(7)を満たし、
前記(Mg,Al)2Caが分散された領域は1個/μm2以上の(Mg,Al)2Caを含む領域であり、
前記押出加工を行った後の加工物の引張強さが415MPa以上であることを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。
(1')4≦a≦6.5
(2')7.5≦b≦11
(3)1.2≦b/a≦3.0
(4)10≦c≦35
(7)35≦f≦65
(20)0<x≦3

【請求項15】
 
Caをa原子%含有し、Alをb原子%含有し、残部がMgからなる組成を有し、(Mg,Al)2Caをc体積%含有し、aとbとcが下記式(1)~(4)を満たす鋳造物を鋳造法によって形成し、
前記鋳造物に塑性加工を行い、
前記塑性加工を行った後の前記(Mg,Al)2Caが分散された領域の体積分率はf%であり、fが下記式(7)を満たし、
前記(Mg,Al)2Caが分散された領域は1個/μm2以上の(Mg,Al)2Caを含む領域であり、
前記塑性加工を行った後に、前記マグネシウム合金に溶体化処理を行うことを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。
(1)3≦a≦7
(2)4.5≦b≦12
(3)1.2≦b/a≦3.0
(4)10≦c≦35
(7)35≦f≦65

【請求項16】
 
Caをa原子%含有し、Alをb原子%含有し、残部がMgからなる組成を有し、(Mg,Al)2Caをc体積%含有し、aとbとcが下記式(1)~(4)を満たす鋳造物を鋳造法によって形成し、
前記鋳造物に塑性加工を行い、
前記塑性加工を行った後の前記(Mg,Al)2Caが分散された領域の体積分率はf%であり、fが下記式(7)を満たし、
前記(Mg,Al)2Caが分散された領域は1個/μm2以上の(Mg,Al)2Caを含む領域であり、
前記塑性加工を行った後に、前記マグネシウム合金に溶体化処理を行うことを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。
(1)3≦a≦7
(2)8≦b≦12
(3)1.2≦b/a≦3.0
(4)10≦c≦30
(7)35≦f≦65

【請求項17】
 
Caをa原子%含有し、Alをb原子%含有し、Znをx原子%含有し、残部がMgからなる組成を有し、(Mg,Al)2Caをc体積%含有し、aとbとcとxが下記式(1)~(4)及び(20)を満たす鋳造物を鋳造法によって形成し、
前記鋳造物に塑性加工を行い、
前記塑性加工を行った後の前記(Mg,Al)2Caが分散された領域の体積分率はf%であり、fが下記式(7)を満たし、
前記(Mg,Al)2Caが分散された領域は1個/μm2以上の(Mg,Al)2Caを含む領域であり、
前記塑性加工を行った後に、前記マグネシウム合金に溶体化処理を行うことを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。
(1)3≦a≦7
(2)4.5≦b≦12
(3)1.2≦b/a≦3.0
(4)10≦c≦35
(7)35≦f≦65
(20)0<x≦3

【請求項18】
 
請求項12乃至17のいずれか一項において、
前記鋳造物はAl12Mg17をd体積%含有し、dが下記式(5)を満たすことを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。
(5)0<d≦10

【請求項19】
 
請求項12乃至18のいずれか一項において、
前記鋳造物を形成する際の冷却速度は、1000K/秒以下であることを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。

【請求項20】
 
請求項12乃至19のいずれか一項において、
前記塑性加工を行う際の相当ひずみは、2.2以上であることを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。

【請求項21】
 
請求項12乃至20のいずれか一項において、
前記塑性加工を行う前に、前記鋳造物に400℃~600℃の温度で5分~24時間の熱処理を行うことを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。

【請求項22】
 
請求項12乃至21において、
前記aとbが下記式(3')を満たすことを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。
(3')11/7≦b/a≦12/5

【請求項23】
 
請求項12乃至22のいずれか一項において、
前記塑性加工を行った後の前記(Mg,Al)2Caの結晶粒径はeであり、eが下記式(6)を満たすことを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。
(6)1nm≦e≦2μm

【請求項24】
 
請求項12乃至14のいずれか一項において、
前記塑性加工を行った後に、前記マグネシウム合金に熱処理を行うことを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。

【請求項25】
 
請求項12乃至14のいずれか一項において、
前記塑性加工を行った後に、前記マグネシウム合金に溶体化処理を行うことを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。

【請求項26】
 
請求項25において、
前記溶体化処理を行った後に、前記マグネシウム合金に時効処理を行うことを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。

【請求項27】
 
請求項12乃至26のいずれか一項において、
前記マグネシウム合金は、圧縮耐力をgとし、引張耐力をhとした場合、gとhが下記式(8)を満たすことを特徴とするマグネシウム合金。
(8)0.8≦g/h

【請求項28】
 
請求項12乃至27のいずれか一項において、
前記鋳造物にMn、Zr、Si、Sc、Sn、Ag、Cu、Li、Be、Mo、Nb、W、及び希土類元素の群から選択された少なくとも一つの元素をi原子%含有し、iが下記式(9)を満たすことを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。
(9)0<i≦0.3

【請求項29】
 
請求項12乃至28のいずれか一項において、
前記鋳造物にAl2O3、Mg2Si、SiC、MgO、及びCaOの群から選択された少なくとも一つの化合物を、化合物中の金属原子の量としてj原子%含有し、jが下記式(10)を満たすことを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。
(10)0<j≦5
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2014511271thum.jpg
State of application right Registered
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