JP2001254157A - Mg基非晶質合金 - Google Patents
Mg基非晶質合金Info
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Abstract
するMg基合金を提供する。 【構成】 原子%による組成が、組成式Mg100-a-bLnaMb
(式中、MはCu,Ag,Pdから選ばれる2種以上の
元素、5≦a≦15および15≦b≦35である)によ
り表わされ、非晶質相からなることを特徴とするMg基
合金。
Description
するものである。さらに詳しくは、この発明は、高強度
を有するMg基非晶質合金に関するものである。
々の組成および形状を有する非晶質合金材料が得られる
ことが知られている。非晶質合金は、容易に高い冷却速
度が実現される単ロール法によって製造される場合が多
く、これまでにFe系、Ni系、Co系、Al系、あるいは
Mg系合金について数多くの非晶質合金材料が得られて
いる。
非晶質合金に比べて低比重で軽量であり、従来のFe族
系非晶質合金とは異なった新しいタイプの非晶質合金材
料として種々の分野への応用が期待されている。中で
も、Mgに希土類金属を添加した合金系においては、特
許2705996号公報および特開平6−41761号
公報に開示されているような高強度を有するMg系非晶
質合金が開発されており、構造材への応用が期待されて
いる。
g系非晶質合金の形状は薄帯に限られており、薄帯形状
のままでは応用範囲が限定されるため、棒状などのバル
ク材料を開発することが求められている。また、薄帯状
非晶質合金では固化技術を適用して非晶質のバルク材料
に加工することが容易ではなく、工業的に鋳造などの手
法により目的形状がそのまま作製することが可能なMg
系非晶質合金が求められている。
のまま作製することが可能な非晶質合金は、目的形状の
鋳型を用いた金型鋳造法や鍛造により作製される。しか
し、金型鋳造法を用いた場合、前述した単ロール法に比
べて冷却速度が小さく、単ロール法によって厚さ30μ
m程度のMg基非晶質合金が作製できる合金組成を用い
て金型鋳造法を用いてバルク材の試作を行っても、非晶
質単相からなるMg基非晶質合金のバルク材が得られな
いという問題点を有していた。また、鍛造を用いる場
合、目的形状より大型の非晶質金属が必要であり、より
大型のバルク材が得られないと加工しえないという問題
点を有していた。したがって、冷却速度が遅い金型鋳造
法の場合でも、容易に非晶質合金が得られる非晶質形成
能に優れたMg系非晶質合金の開発が望まれていた。
s. JIM, Vol. 32, No.7,pp609-616にMg−Y−Cu系
非晶質合金が開示されているが、Mg−Y−Cu系非晶
質合金においては、金型鋳造において4mmφまでの鋳
造材しか得ることができず、大型の製品が作製できない
という問題を有していた。そのため、大型の製品を作製
することが可能な、非晶質形成能に優れたMg基非晶質
合金の開発が強く望まれていた。
現状に鑑みて、冷却速度が遅い金型鋳造法の場合でも容
易に非晶質合金が得られる非晶質形成能に優れたMg基
非晶質合金を提供することを目的として鋭意検討を行っ
た。その結果、Mg系合金において、Y,Ce,Laな
どに加えてCu,AgおよびPdを添加し、その組成を
特定することにより、非晶質形成能に優れた高強度Mg
基非晶質合金が得られることを見い出し、本発明を完成
するに至った。
による組成が、組成式Mg100-a-bLnaMb(式中、MはC
u,Ag,Pdから選ばれる2種以上の元素、Lnは
Y,Ce,Laおよびミッシュメタルから選ばれる1種
以上の元素または希土類元素の混合体、5≦X≦15お
よび15≦b≦35である)により表わされ、非晶質相
からなることを特徴とするMg基合金、を要旨とするも
のである。
よる組成が、組成式Mg100-a-b-c-dLnaCubAgcPdd(式
中、LnはY,Ce,Laおよびミッシュメタルから選
ばれる1種以上の元素または希土類元素の混合体、5≦
X≦15、10≦b≦25、2≦c≦15、2≦d≦1
5である)により表わされ、非晶質相からなることを特
徴とするMg基合金を要旨とするものである。
Ce,Laおよびミッシュメタルから選ばれる1種以上
の元素または希土類元素の混合体の含有量は5原子%以
上15原子%以下、好ましくは8原子%以上12原子%
以下である。本発明において、ミッシュメタルとは、C
eを主成分とする希土類金属の混合体を意味し、安価に
希土類金属を用いることができるから工業的に用いられ
る混合物である。Y,Ce,Laおよびミッシュメタル
から選ばれる1種以上の元素または希土類元素の混合体
の含有量が5原子%未満あるいは15原子%を越える
と、非晶質形成能が低下し、金型鋳造法を用いて5mm
φ以上のバルク材を作製しても、非晶質単相のバルク材
が得られない。
上の元素の含有量は15原子%以上35原子%以下、好
ましくは20原子%以上28原子%以下である。Cu,
AgおよびPdから選ばれる2種以上の元素の含有量が
15原子%未満または35原子%を越えると、非晶質形
成能が低下し、金型鋳造法を用いて5mmφ以上のバル
ク材を作製しても、非晶質単相のバルク材が得られな
い。
gおよびPdの含有量がそれぞれ、Cuについては、1
0原子%以上25原子%以下、Agについては2原子%
以上15原子%以下、およびPdについては2原子%以
上15原子%であり、Cu,AgおよびPdの合計の含
有量が15原子%以上35原子%未満であり、好ましく
は、Agについては5原子%以上10原子%以下、およ
びPdについては5原子%以上10原子%以下である。
本発明のCu,AgおよびPdの含有量が第2の発明の
範囲であると非晶質形成能がより優れ、金型鋳造法によ
り7mmφのバルク材を試作しても非晶質単相の鋳造材
を得ることができる。
能が優れているばかりでなく、ある特定の温度範囲にお
いて、非晶質が結晶化する前に過冷却液体状態を生じ
る。この過冷却液体状態においては、粘性が低下し軟化
するために非晶質状態を保持したままの成形および加工
が容易になる。そのため、鍛造などの手法を用いて、容
易に目的形状の製品に加工することができるため、本発
明のMg基非晶質合金は工業的に有益である。また、本
発明のMg基非晶質合金は、非晶質形成能を下げない程
度にNi,Co,Al,Zn,Gaの元素を5原子%以
下の範囲で添加し、強度をさらに向上させた材料を提供
することができる。
型鋳造法を用いて溶融状態から、種々の金型で冷却固化
させることにより、非晶質単相からなるバルク材を得る
ことができるが、大型のバルク材の作製には、冷却速度
が高いCu製鋳型を用いた金型鋳造が好ましく、さらに
は、高圧状態で鋳造が可能な高圧ダイキャスト装置を用
いた金型鋳造法が好ましい。
法を用いる場合、従来公知の各製造法で用いられている
製造条件により容易に作製することができる。例えば、
母合金を、アルゴン雰囲気下において孔径0.5mm〜5.
0mmのセラミックスノズルを兼ねたセラミックスルツボ
中で溶融した後、アルゴン雰囲気下、噴出圧0.2〜5.
0kg/cm2で溶湯をノズルからCu製の金型に噴出する
ことにより、Mg基非晶質合金のバルク材を得ることが
できる。
質形成能に優れるため、前記以外の液体急冷法である単
ロール法、双ロール法、融液抽出法等を用いても、薄帯
状やフィラメント状等の種々の形状を有するMg基非晶
質合金材料が容易に得られる。
らに具体的に説明する。 実施例1〜22および比較例1〜13 表1に示す各種組成を有する合金を、アルゴン雰囲気中
下、孔径2.0mmのノズルを兼ねた石英ルツボ中で溶融
した後、600℃でアルゴン雰囲気下、噴出圧1.0kg
/cm2でノズルから、5mmおよび7mmの径を有する
Cu製鋳型に溶融金属を押し出し、表1および表2の組
成を有する棒状のバルク材を作製した。
向に2mm幅に切断した後、X線回析法により非晶質相
の同定を行った。組織の判定は、非晶質相単相が得られ
た状態を非晶質と判定し、非晶質と結晶質が混在する状
態を結晶質と判定した。その結果を表1および表2に示
す。
例1〜8のバルク材は、5mmφのバルク材において、
いずれも非晶質単相からなるMg基非晶質合金であっ
た。これに対して、比較例1はAgまたはPdが添加さ
れていないため5mmφのバルク材において非晶質単相
が得られず、非晶質形成能が劣っていた。また、比較例
2および3はYの含有量が、比較例4、5および6はC
u,AgおよびPdから選択される2種以上の元素の含
有量が、それぞれ本発明の組成範囲から逸脱し、5mm
φのバルク材においても非晶質単相が得られず、非晶質
形成能が劣っていた。
φのバルク材を、8mmの長さに切断し、圧縮試験を行
った。圧縮試験においては、インストロン型引張試験機
により1×10-5の歪速度で試験を行って求めた。
たはPdを含有しないため、5mmφのバルク材では非晶
質単相にならないため300MPa程度の強度しか得ら
れず、実用に供せない。これに対し、実施例1〜8の非
晶質合金は700MPaを越える強度が得られ、従来の
Mg基非晶質合金に比べて優れた強度を有している。
能に優れ、単ロール法に比べて冷却速度の遅い金型鋳造
法を用いても容易に非晶質単相の大型のバルク材を得る
ことができる。また、本発明のMg基非晶質合金は、金
型を任意の形状にすることにより、種々の形状のMg基
非晶質合金を提供することができる。さらに、本発明の
Mg基非晶質合金は、従来のMg基非晶質合金に比べて
優れた強度を有しているため、種々の工業用材料に利用
できる。
Claims (2)
- 【請求項1】 原子%による組成が、組成式Mg100-a-bL
naMb(式中、MはCu,Ag,Pdから選ばれる2種以
上の元素、LnはY,Ce,Laおよびミッシュメタル
から選ばれる1種以上の元素または希土類元素の混合
体、5≦a≦15および15≦b≦35である)により
表わされ、非晶質相からなることを特徴とするMg基合
金。 - 【請求項2】 原子%による組成が、組成式Mg
100-a-b-c-dLnaCubAgcPdd(式中、LnはY,Ce,L
aおよびミッシュメタルから選ばれる1種以上の元素ま
たは希土類元素の混合体、5≦a≦15、10≦b≦2
5、2≦c≦15、2≦d≦15および15≦b+c+
d≦35である)により表わされ、非晶質相からなるこ
とを特徴とするMg基合金。
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2000
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