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(In Japanese)マグネシウム合金及びその製造方法

Patent code P170013993
File No. (S2014-0092-N0)
Posted date Apr 7, 2017
Application number P2015-543943
Patent number P6569531
Date of filing Oct 22, 2014
Date of registration Aug 16, 2019
International application number JP2014078676
International publication number WO2015060459
Date of international filing Oct 22, 2014
Date of international publication Apr 30, 2015
Priority data
  • P2013-220562 (Oct 23, 2013) 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
Abstract (In Japanese)高強度及び高延性を有し、且つ耐食性及び難燃性の少なくとも一方を向上させたマグネシウム合金またはその製造方法に関する。Caをa原子%含有し、Alをb原子%含有し、Mn、Zr、Ag、Y及びNdからなる群から選択された少なくとも一つの元素を合計でk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kが下記式(1)~(4)及び(21)を満たし、前記(Mg,Al)2Caが分散されており、前記少なくとも一つの元素は耐食性及び難燃性の少なくとも一方を向上させる元素であ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 (21)0<k≦0.3
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。
また、マグネシウム合金を実用化するには耐食性を向上させることも求められる。

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、Zr、Ag、Y及びNdからなる群から選択された少なくとも一つの元素を合計でk原子%含有し、残部がMg及び不純物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kが下記式(1)~(4)及び(21)を満たし、
前記(Mg,Al)2Caが分散されており、
前記少なくとも一つの元素は難燃性を向上させる元素であることを特徴とするマグネシウム合金。
(1)3≦a≦7
(2)4.5≦b≦12
(3)1.2≦b/a≦3.0
(4)10≦c≦35
(21)0<k≦0.3

【請求項2】
 
Caをa原子%含有し、Alをb原子%含有し、Zr、Ag、Y及びNdからなる群から選択された少なくとも一つの元素を合計でk原子%含有し、残部がMg及び不純物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kが下記式(1)~(4)及び(21)を満たし、
前記(Mg,Al)2Caが分散されており、
前記少なくとも一つの元素は難燃性を向上させる元素であることを特徴とするマグネシウム合金。
(1)3≦a≦7
(2)8≦b≦12
(3)1.2≦b/a≦3.0
(4)10≦c≦35
(21)0<k≦0.3

【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(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)を満たすことを特徴とするマグネシウム合金。
(7)35≦f≦65

【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において、
前記aとbが下記式(1')及び(2')を満たす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

【請求項8】
 
請求項7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9】
 
請求項7または8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、YとNdを除く希土類元素、Si、Sc、Sn、Cu、Li、Be、Mo、Nb、及びW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12】
 
請求項1乃至11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13】
 
Caをa原子%含有し、Alをb原子%含有し、Zn、Zr、Ag、Y及びNdからなる群から選択された少なくとも一つの元素を合計でk原子%含有し、残部がMg及び不純物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kが下記式(1)~(4)及び(21)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うマグネシウム合金の製造方法であり、
前記少なくとも一つの元素は耐食性及び難燃性の少なくとも一方を向上させる元素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)3≦a≦7
(2)4.5≦b≦12
(3)1.2≦b/a≦3.0
(4)10≦c≦35
(21)0<k≦0.3

【請求項14】
 
Caをa原子%含有し、Alをb原子%含有し、Zn、Zr、Ag、Y及びNdからなる群から選択された少なくとも一つの元素を合計でk原子%含有し、残部がMg及び不純物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kが下記式(1)~(4)及び(21)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うマグネシウム合金の製造方法であり、
前記少なくとも一つの元素は耐食性及び難燃性の少なくとも一方を向上させる元素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)3≦a≦7
(2)8≦b≦12
(3)1.2≦b/a≦3.0
(4)10≦c≦30
(21)0<k≦0.3

【請求項15】
 
Caをa原子%含有し、Alをb原子%含有し、Zn、Zr、Ag、Y及びNdからなる群から選択された少なくとも一つの元素を合計でk原子%含有し、Znをx原子%含有し、残部がMg及び不純物からなる組成を有し、aとbとkとxが下記式(1)~(3)、(20)及び(21)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うマグネシウム合金の製造方法であり、
前記鋳造物は(Mg,Al)2Caをc体積%含有し、cが下記式(4)を満たし、
前記少なくとも一つの元素は耐食性及び難燃性の少なくとも一方を向上させる元素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)3≦a≦7
(2)4.5≦b≦12
(3)1.2≦b/a≦3.0
(4)10≦c≦35
(20)0<x≦3
(21)0<k≦0.3

【請求項16】
 
請求項13乃至15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17】
 
請求項13乃至16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18】
 
請求項13乃至17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19】
 
請求項13乃至18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20】
 
請求項13乃至15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723K~773Kの温度で0.5時間以上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21】
 
請求項13または15のいずれか一項において、
前記aとbが下記式(1')及び(2')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。
(1')4≦a≦6.5
(2')7.5≦b≦11

【請求項22】
 
請求項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13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)を満たすことを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。
(7)35≦f≦65

【請求項24】
 
請求項13乃至23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13乃至23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13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の製造方法
(8)0.8≦g/h

【請求項28】
 
請求項13乃至27のいずれか一項において、
前記鋳造物に、YとNdを除く希土類元素、Si、Sc、Sn、Cu、Li、Be、Mo、Nb、及びW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13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)
Drawing

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JP2015543943thum.jpg
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