JP2008163393A - Magnesium cast alloy and compressor impeller made therefrom - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マグネシウム鋳造合金およびこれを用いたコンプレッサ羽根車に関する。 The present invention relates to a magnesium casting alloy and a compressor impeller using the same.
例えば自動車や船舶等の内燃機関に組み込まれる過給機は、内燃機関からの排気ガスを利用して排気側のタービン羽根車を回転させ、このタービン羽根車と同軸上にある吸気側のコンプレッサ羽根車を回転させて外気を吸気して圧縮する。そして、圧縮した空気を内燃機関に供給して内燃機関の出力向上を図る機能を有する。
上述の過給機に使用されるタービン羽根車は、内燃機関から排出される高温の排気ガスに曝されるため、通常は耐熱強度に優れるニッケル合金やチタンアルミニウム合金等が使用される。一方、コンプレッサ羽根車は、外気を吸気する部分で利用されて高温に曝されることがないため、通常はアルミニウム合金等が使用される。
For example, a turbocharger incorporated in an internal combustion engine such as an automobile or a ship uses an exhaust gas from the internal combustion engine to rotate an exhaust-side turbine impeller, and an intake-side compressor blade coaxial with the turbine impeller. Rotate the car to take in outside air and compress it. The compressed air is supplied to the internal combustion engine to improve the output of the internal combustion engine.
Since the turbine impeller used in the above-described supercharger is exposed to high-temperature exhaust gas discharged from the internal combustion engine, a nickel alloy, a titanium aluminum alloy, or the like that is usually excellent in heat resistance strength is used. On the other hand, since the compressor impeller is used in a portion that sucks outside air and is not exposed to high temperature, an aluminum alloy or the like is usually used.
近年、内燃機関の燃焼効率をさらに向上させる目的で、タービン羽根車およびコンプレッサ羽根車をより高速回転させるため種々の検討がなされている。これらの検討においてコンプレッサ羽根車は、現状の１５０℃程度の曝露温度が、高速回転によって１８０℃〜２００℃にまで上昇すると予測されている。このためコンプレッサ羽根車には、曝露温度が２００℃でも高強度を維持可能であることが要求されている。 In recent years, in order to further improve the combustion efficiency of an internal combustion engine, various studies have been made to rotate the turbine impeller and the compressor impeller at higher speed. In these studies, the current exposure temperature of about 150 ° C. for the compressor impeller is predicted to rise to 180 ° C. to 200 ° C. due to high speed rotation. For this reason, the compressor impeller is required to be able to maintain high strength even at an exposure temperature of 200 ° C.
上述のような背景からコンプレッサ羽根車の材質として、従来のアルミニウム合金よりも耐熱性を期待できるマグネシウム合金等の適用が検討されている。
例えば、鋳造可能な耐熱マグネシウム合金としては、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）規定の希土類元素（以下、ＲＥという）を含まないＡＳ４１（Ｍｇ−４％Ａｌ−１％Ｓｉ）、ＡＸ５２（Ｍｇ−５％Ａｌ−２％Ｃａ）、およびＡＪ５２（Ｍｇ−５％Ａｌ−２％Ｓｒ）、またＲＥを含むＡＥ４２（Ｍｇ−４％Ａｌ−２％ＲＥ）等が知られている。
From the background as described above, the application of a magnesium alloy or the like that can be expected to have higher heat resistance than a conventional aluminum alloy has been studied as a material for the compressor impeller.
For example, as a heat-resistant magnesium alloy that can be cast, AS41 (Mg-4% Al-1% Si), AX52 (Mg-5%) not containing rare earth elements (hereinafter referred to as RE) stipulated by the American Society for Testing and Materials (ASTM) Al-2% Ca), AJ52 (Mg-5% Al-2% Sr), AE42 containing RE (Mg-4% Al-2% RE), and the like are known.
また、例えば、特開２００４−２３８６７６号公報（特許文献１）が開示するマグネシウム鋳造合金は、質量％で、Ａｌ：４．７〜７．３％、Ｃａ：１．８〜３．２％、Ｓｎ：０．３〜２．２％、Ｍｎ：０．１７〜０．６０％、Ｚｎ：０．８％以下を含有し、さらに耐クリープ性を得るためにＳｒ：０．５％以下を含有する。この合金は、母相と結晶粒界に形成されたＡｌと、Ｃａ、Ｓｎ、あるいはＳｒとによって形成される微細な金属間化合物の効果によって強度を得ており、特にＳｒ含有によって高温での強度を持たせた点で優れている。 Moreover, for example, the magnesium casting alloy disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-238676 (Patent Document 1) is mass%, Al: 4.7 to 7.3%, Ca: 1.8 to 3.2%, Sn: 0.3 to 2.2%, Mn: 0.17 to 0.60%, Zn: 0.8% or less, and further to obtain creep resistance, Sr: 0.5% or less To do. This alloy gains strength by the effect of fine intermetallic compounds formed by Al and Ca, Sn, or Sr formed in the parent phase and grain boundaries, and particularly at high temperatures due to the inclusion of Sr. It is excellent in that it has
また、例えば、特開２００６−７０３０３号公報（特許文献２）が開示するマグネシウム鋳造合金は、質量％で、ＡＺ９１合金（Ａｌ：６．０〜１１．０％、Ｚｎ：０．１〜２．５％、Ｍｎ：０．１〜０．５％）に対して例えばＳｎ：０．２〜３．０％を含有し、さらに必須元素としてＣａおよびＳｒを含有する。この合金は、実質的にＣａ：０．０５〜３．５％およびＳｒ：０．１〜２．５％を結晶微細化剤として含有させ、結晶粒径を微細化することによって高温クリープ性能を向上させた点で優れている。 Further, for example, the magnesium casting alloy disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-70303 (Patent Document 2) is AZ91 alloy (Al: 6.0-11.0%, Zn: 0.1-2. 5%, Mn: 0.1 to 0.5%), for example, Sn: 0.2 to 3.0%, and further contain Ca and Sr as essential elements. This alloy substantially contains Ca: 0.05 to 3.5% and Sr: 0.1 to 2.5% as a crystal refining agent, and has a high temperature creep performance by refining the crystal grain size. Excellent in terms of improvement.
また、例えば、特開２００５−６８５５０号公報（特許文献３）が開示するマグネシウム鋳造合金は、質量％で、Ａｌ：６．０〜１２．０％、Ｃａ：０．０５〜４．０％、Ｓｎ：０．１〜１４．０％、Ｍｎ：０．０５〜０．５０％を含有し、さらにＲＥ：０．５〜４．０％を含有する。この合金は、耐熱性や鋳造性に優れ、製造コストも安価であって、Ｓｎによる固溶強化や、Ｃａによって形成される金属間化合物の効果に加えて、さらにＲＥを添加することによって得られる固溶強化の効果によって高温強度を向上させた点で優れている。 Moreover, for example, the magnesium casting alloy disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-68550 (Patent Document 3) is mass%, Al: 6.0 to 12.0%, Ca: 0.05 to 4.0%, Sn: 0.1 to 14.0%, Mn: 0.05 to 0.50% is contained, and RE: 0.5 to 4.0% is further contained. This alloy has excellent heat resistance and castability and is inexpensive to manufacture, and is obtained by adding RE in addition to the solid solution strengthening by Sn and the effect of intermetallic compounds formed by Ca. It is excellent in that the high-temperature strength is improved by the effect of solid solution strengthening.
上述したＡＳ４１は、１５０℃を超える高温域ではクリープ特性が不十分であり、例えば上述したコンプレッサ羽根車に所望される曝露温度が２００℃では高強度を維持できるだけのクリープ特性つまり耐熱性が期待できない。この点では、２質量％のＣａを含むＡＸ５２は、１５０℃を超える高温域でもクリープ特性を有すると考えられる。しかしながら、ＡＸ５２は、その鋳造性に問題があり、鋳造後に熱間割れや焼き割れを生じてしまうことがある。 The above-described AS41 has insufficient creep characteristics in a high temperature range exceeding 150 ° C., and for example, when the exposure temperature desired for the compressor impeller described above is 200 ° C., creep characteristics that can maintain high strength, that is, heat resistance cannot be expected. . In this respect, AX52 containing 2% by mass of Ca is considered to have creep properties even in a high temperature range exceeding 150 ° C. However, AX52 has a problem in its castability and may cause hot cracks and burn cracks after casting.
ＡＪ５２は、２質量％のＳｒを含み、このＳｒの効果によって１５０℃を超える高温域でもクリープ特性を有すると考えられる。しかしながら、ＡＪ５２は、Ｓｒを含有するが故に偏析や組織上の問題を生じやすく、このために７００℃を超える高温域での溶解や鋳造が必須であり、例えばダイカスト（高圧射出鋳造）やチクソモールド（半溶融射出鋳造）といった鋳造成形においては、成形機の設備上の問題すなわち金型や備品等の信頼性や耐久性等に不都合を生じて使用に適さないことがある。
また、このようなＳｒを含有するが故の問題点は、上述した特許文献１や特許文献２が開示するマグネシウム鋳造合金においても同様に生じるものである。
AJ52 contains 2% by mass of Sr and is considered to have creep properties even in a high temperature range exceeding 150 ° C. due to the effect of Sr. However, since AJ52 contains Sr, it tends to cause segregation and structural problems. For this reason, melting and casting in a high temperature range exceeding 700 ° C. are essential. For example, die casting (high pressure injection casting) or thixo mold In casting molding such as (semi-melt injection casting), there may be a problem in the equipment of the molding machine, that is, inconvenience in reliability and durability of molds and fixtures, which may not be suitable for use.
In addition, the problem due to containing Sr also occurs in the magnesium casting alloys disclosed in Patent Document 1 and
ＡＥ４２は、２質量％のＲＥ（希土類元素）を含み、このＲＥの効果によって１５０℃を超える高温域でもクリープ特性を有すると考えられる。しかしながら、ＡＥ４２は、ＲＥを含有するが故に大気に対して極めて活性となって容易に酸化し、例えば鋳造時に酸化物の巻込みを生じやすくなる。また、ＲＥは高価な材料であるとともにリサイクル性の点でも不利である。このようなことから生産効率やコストの点で不利となる場合が多い。また、ＲＥを含むことにより鋳造性が劣化しやすく、例えばコンプレッサ羽根車における羽根部とハブ部のように、薄肉部と厚肉部とが共存する複雑な形状を鋳造形成する場合には、特に不利となる可能性がある。
また、このようなＲＥを含有するが故の問題点は、上述した特許文献３が開示するマグネシウム鋳造合金においても同様に生じるものである。
AE42 contains 2% by mass of RE (rare earth element), and is considered to have creep characteristics even in a high temperature range exceeding 150 ° C. due to the effect of this RE. However, since AE42 contains RE, it becomes very active with respect to the atmosphere and easily oxidizes. For example, AE42 is likely to involve oxides during casting. Moreover, RE is an expensive material and disadvantageous in terms of recyclability. For this reason, it is often disadvantageous in terms of production efficiency and cost. Further, when RE is included, castability is likely to deteriorate. For example, when a complicated shape in which a thin portion and a thick portion coexist, such as a blade portion and a hub portion in a compressor impeller, is particularly formed. It can be disadvantageous.
In addition, the problem caused by containing such RE also occurs in the magnesium casting alloy disclosed in
本発明の目的は、Ａｌ、Ｃａ、Ｓｎを主成分とするマグネシウム鋳造合金において、上述したように多くの問題点を有するＳｒやＲＥを含有しなくても１５０℃を超える高温域でも優れたクリープ特性を有するようなマグネシウム鋳造合金を提供し、およびこれを用いたコンプレッサ羽根車を提供することである。 The object of the present invention is an excellent creep even in a high temperature range exceeding 150 ° C. even if it does not contain Sr and RE having many problems as described above, in a magnesium cast alloy mainly composed of Al, Ca, and Sn. It is to provide a magnesium casting alloy having such characteristics, and to provide a compressor impeller using the same.
本発明者は、上述の課題を鑑み、ＲＥやＳｒを含まない従来のＭｇ−Ａｌ−Ｃａ−Ｓｎ系合金において、鋳造性を考慮しながら耐熱強度の指標となるクリープ特性を向上させることを鋭意検討し、Ａｌ、Ｃａ、Ｓｎの含有範囲を最適に調整することによってクリープ特性が向上するとともに硬さや引張強度も向上することを見出し本発明に到達した。 In view of the above-mentioned problems, the present inventor has eagerly improved the creep characteristics that serve as an index of the heat resistance strength in consideration of castability in a conventional Mg-Al-Ca-Sn alloy that does not contain RE or Sr. The inventors have studied and found that by adjusting the content range of Al, Ca, and Sn optimally, the creep characteristics are improved and the hardness and tensile strength are improved, and the present invention has been achieved.
すなわち本発明のマグネシウム鋳造合金は、質量％で３．０≦Ａｌ≦９．０、２．５≦Ｃａ≦７．０、１．６≦Ｓｎ≦５．０の範囲で含有し、残部がＭｇおよび不可避的不純物からなるマグネシウム鋳造合金である。 That is, the magnesium cast alloy of the present invention contains, in mass%, 3.0 ≦ Al ≦ 9.0, 2.5 ≦ Ca ≦ 7.0, 1.6 ≦ Sn ≦ 5.0, with the balance being Mg. And a magnesium casting alloy composed of inevitable impurities.
本発明において望ましくは、質量％で５．５≦Ａｌ≦６．５である。
また、望ましくは、Ａｌ、Ｃａ、Ｓｎが質量％で２．５≦（Ａｌ／Ｃａ＋Ｃａ／Ｓｎ）≦４．０を満足することである。
また、望ましくは、Ａｌ、Ｃａ、Ｓｎが質量％で１．０≦Ａｌ／Ｃａ≦２．２、０．５≦Ｃａ／Ｓｎ≦２．５を満足することである。
また、不可避的不純物としてＭｎ≦０．５を含有することができる。
In the present invention, it is preferably 5.5 ≦ Al ≦ 6.5 by mass%.
Desirably, Al, Ca, and Sn satisfy 2.5 ≦ (Al / Ca + Ca / Sn) ≦ 4.0 by mass%.
Desirably, Al, Ca, and Sn satisfy 1.0 ≦ Al / Ca ≦ 2.2 and 0.5 ≦ Ca / Sn ≦ 2.5 by mass%.
Moreover, Mn ≦ 0.5 can be contained as an unavoidable impurity.
そして、本発明においては、自動車等に使用され、ハブ軸の周りに配列された羽根部が形成された羽根車形状に鋳造形成されるコンプレッサ羽根車には、上述の本発明のマグネシウム鋳造合金を用いることが好適である。 In the present invention, the above-described magnesium cast alloy of the present invention is applied to a compressor impeller that is used in an automobile or the like and is cast into an impeller shape in which blade portions arranged around a hub shaft are formed. It is preferable to use it.
本発明のマグネシウム鋳造合金は、ＳｒやＲＥを含まないマグネシウム鋳造合金としては、１５０℃を超える高温域でも従来よりも優れたクリープ特性つまり耐熱性を有している。また、鋳造性も良好であって、溶湯が大気と過剰に反応することもないため格別の鋳造設備を用いることもない。
よって、例えば自動車などに搭載される過給機用のコンプレッサ羽根車を、本発明のマグネシウム鋳造合金を用いて鋳造形成することにより、従来よりも高温域の環境下でも使用可能なコンプレッサ羽根車を得ることができるので、本発明は工業上極めて有益な技術となる。
The magnesium cast alloy of the present invention, as a magnesium cast alloy containing no Sr or RE, has creep characteristics, that is, heat resistance superior to that of the prior art even in a high temperature range exceeding 150 ° C. Moreover, since the castability is good and the molten metal does not react excessively with the atmosphere, no special casting equipment is used.
Therefore, for example, by forming a compressor impeller for a supercharger mounted on an automobile using the magnesium casting alloy of the present invention, a compressor impeller that can be used even in a higher temperature environment than before is provided. Since the present invention can be obtained, the present invention is an extremely useful technology in the industry.
本発明のマグネシウム鋳造合金における重要な特徴は、従来のＭｇ−Ａｌ−Ｃａ−Ｓｎ系合金において、Ａｌ、Ｃａ、Ｓｎの含有比率を最適化したことである。
以下、本発明のマグネシウム鋳造合金について、Ｍｇに対して含有させる各元素とその含有範囲の限定理由について詳細に説明する。なお、元素の含有量の単位は、特に断りのない限り、以下、質量％で記載する。
An important feature of the magnesium casting alloy of the present invention is that the content ratio of Al, Ca, and Sn is optimized in the conventional Mg—Al—Ca—Sn alloy.
Hereinafter, each element contained with respect to Mg in the magnesium cast alloy of the present invention and the reasons for limiting the content range will be described in detail. In addition, unless otherwise indicated, the unit of element content is described in mass% below.
３．０≦Ａｌ≦９．０（質量％）
Ａｌは、本発明において、高温域での機械強度の指標となるクリープ特性の向上と、良好な鋳造性を確保する役割を担う重要な元素である。Ａｌは、Ｃａと結合してＡｌ２Ｃａを粒界にネットワーク状に晶出することで、本発明で重要なクリープ特性を向上させる。ただし、９．０％を超えるとβ相（Ｍｇ１７Ａｌ１２）が晶出し、伸びや靭性が低下し、高温部材を構成する上での性能を満足しないことがある。また、３．０％未満ではクリープ特性が不十分となることがある。よって、３．０≦Ａｌ≦９．０とする。また、望ましくは５．５≦Ａｌ≦６．５であり、Ａｌ２Ｃａがより効果的に晶出するためクリープ特性の更なる向上が期待できる。
3.0 ≦ Al ≦ 9.0 (mass%)
In the present invention, Al is an important element that plays a role of improving creep characteristics, which is an index of mechanical strength in a high temperature range, and ensuring good castability. Al combines with Ca to crystallize Al 2 Ca in the form of a network at the grain boundary, thereby improving the creep characteristics important in the present invention. However, if it exceeds 9.0%, the β phase (Mg 17 Al 12 ) crystallizes, the elongation and toughness are lowered, and the performance in constituting a high temperature member may not be satisfied. If it is less than 3.0%, the creep characteristics may be insufficient. Therefore, 3.0 ≦ Al ≦ 9.0. Moreover, it is preferably 5.5 ≦ Al ≦ 6.5, and since Al 2 Ca crystallizes more effectively, further improvement in creep characteristics can be expected.
２．５≦Ｃａ≦７．０（質量％）
Ｃａは、Ａｌと結合して高温域でも安定なＡｌ２Ｃａを粒界にネットワーク状に晶出することで、本発明で重要なクリープ特性を向上させる働きを有する。ただし、７．０％を超えると合金自体が脆くなり、鋳造凝固時に焼き割れや熱間割れを生じることがある。また、伸びや靭性が低下し、高温域で使用される部材を構成する上での性能を満足しないことがある。また、２．５％未満では強度が不十分であったり、鋳造性を劣化させてしまうことがある。よって、２．５≦Ｃａ≦７．０とする。また、含有する上限として望ましくはＣａ≦４．５であり、より望ましくはＣａ≦４．０である。
2.5 ≦ Ca ≦ 7.0 (mass%)
Ca combines Al and crystallizes Al 2 Ca that is stable even at high temperatures in the form of a network at the grain boundary, thereby improving the creep characteristics important in the present invention. However, if it exceeds 7.0%, the alloy itself becomes brittle, and there are cases where a crack or a hot crack occurs during casting solidification. Moreover, elongation and toughness may fall and may not satisfy the performance in comprising the member used in a high temperature range. If it is less than 2.5%, the strength may be insufficient or the castability may be deteriorated. Therefore, 2.5 ≦ Ca ≦ 7.0. Moreover, as an upper limit to contain, it is Ca <= 4.5 desirably, More preferably, Ca <= 4.0.
１．６≦Ｓｎ≦５．０（質量％）
Ｓｎは、単独では、合金の低融点化、固溶強化、および析出強化によってクリープ特性を向上させる働きを有する。本発明においては、固溶強化や、時効処理により安定なＭｇ２Ｓｎを析出させる析出強化に加えて、Ｃａと結びつくことによる析出強化あるいは晶出強化の効果により、クリープ特性の向上が期待できる。ただし、５．０％を超えるとＣａと結びついた金属間化合物が過剰に形成されてしまい、靭性やクリープ特性の低下を招くことがある。また、１．６％未満では所望の効果が得られないことがある。よって、１．６≦Ｓｎ≦５．０とする。また、含有する上限として望ましくはＳｎ≦４．０であり、より望ましくはＳｎ≦３．０である。また、下限として望ましくはＳｎ≧２．０である。
1.6 ≦ Sn ≦ 5.0 (mass%)
Sn alone has the function of improving the creep characteristics by lowering the melting point, solid solution strengthening, and precipitation strengthening of the alloy. In the present invention, an improvement in creep characteristics can be expected due to the effect of precipitation strengthening or crystallization strengthening by bonding with Ca in addition to solid solution strengthening and precipitation strengthening for precipitating stable Mg 2 Sn by aging treatment. However, if it exceeds 5.0%, an intermetallic compound associated with Ca is excessively formed, which may lead to deterioration of toughness and creep characteristics. If it is less than 1.6%, a desired effect may not be obtained. Therefore, 1.6 ≦ Sn ≦ 5.0. Moreover, as an upper limit to contain, it is Sn <= 4.0 desirably, More preferably, Sn <= 3.0. The lower limit is preferably Sn ≧ 2.0.
以下、本発明において望ましいＡｌ、Ｃａ、Ｓｎの配合比率について説明する。
１．０≦Ａｌ／Ｃａ≦２．２（質量％比率）
Ａｌ／Ｃａは、本発明において、優れたクリープ特性を発揮させるための重要な因子である。ＡｌとＣａとは、高温域でも安定な金属間化合物であるＡｌ２Ｃａを粒界にネットワーク状に晶出してクリープ特性を大きく向上させる。よって、本発明では、この効果を得るために、少なくともＡｌ／Ｃａを１．０以上としてＡｌ２Ｃａを晶出させる。ただし、２．２を超えても、さらなる改善効果が得られないばかりか、伸びや靭性を損ねてしまうことがある。よって、１．０≦Ａｌ／Ｃａ≦２．２とする。
Hereinafter, desirable blending ratios of Al, Ca, and Sn in the present invention will be described.
1.0 ≦ Al / Ca ≦ 2.2 (mass% ratio)
Al / Ca is an important factor for exerting excellent creep characteristics in the present invention. Al and Ca crystallize Al 2 Ca, which is an intermetallic compound that is stable even in a high temperature range, in the form of a network at the grain boundary to greatly improve the creep characteristics. Therefore, in the present invention, in order to obtain this effect, Al 2 Ca is crystallized with at least Al / Ca being 1.0 or more. However, even if it exceeds 2.2, not only a further improvement effect can be obtained, but also elongation and toughness may be impaired. Therefore, 1.0 ≦ Al / Ca ≦ 2.2.
０．５≦Ｃａ／Ｓｎ≦２．５（質量％比率）
Ｃａ／Ｓｎは、本発明において、優れたクリープ特性と良好な鋳造性を得るためには重要な因子である。ただし、Ｃａ／Ｓｎが０．５未満ではＣａに対してＳｎが過剰となり、Ａｌに対するＣａが不足してしまう。このため、優れたクリープ特性を発現させるために重要なＡｌ２Ｃａが十分に形成されずに高温強度や靭性を損ねてしまうことがある。また、Ｃａ／Ｓｎが２．５を超えると融点の上昇や焼き割れ等を生じることがある。よって、０．５≦Ｃａ／Ｓｎ≦２．５とする。
0.5 ≦ Ca / Sn ≦ 2.5 (mass% ratio)
Ca / Sn is an important factor in the present invention in order to obtain excellent creep characteristics and good castability. However, if Ca / Sn is less than 0.5, Sn becomes excessive with respect to Ca, and Ca with respect to Al becomes insufficient. Therefore, it may excellent creep characteristics
２．５≦（Ａｌ／Ｃａ＋Ｃａ／Ｓｎ）≦４．０（質量％比率にて）
本発明においてＡｌ／ＣａおよびＣａ／Ｓｎは、上述した範囲であることが望ましい。そしてさらに、２．５≦（Ａｌ／Ｃａ＋Ｃａ／Ｓｎ）≦４．０の範囲とすることにより、得られるマグネシウム鋳造合金をよりバランスの良い組織形態とすることができる。これにより、伸びや靭性を損ねることなく、鋳造時の焼き割れ等を生じることもなく、クリープ強度をさらに高めることができる。
2.5 ≦ (Al / Ca + Ca / Sn) ≦ 4.0 (in mass% ratio)
In the present invention, Al / Ca and Ca / Sn are preferably in the above-described ranges. Furthermore, by setting the range of 2.5 ≦ (Al / Ca + Ca / Sn) ≦ 4.0, the obtained magnesium cast alloy can be made to have a more balanced structure. As a result, the creep strength can be further increased without impairing elongation and toughness and without causing cracks during casting.
以下、本発明における不可避的不純物について説明する。
本発明のマグネシウム鋳造合金は、不可避的不純物としてＭｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ等の元素を含有することがある。
Ｍｎ≦０．５（質量％）
Ｍｎは、固溶強化により、マグネシウム鋳造合金のクリープ特性を向上させるといった効果が知られている。また、耐食性に悪影響をもたらす不純物元素をトラップすることによって耐食性を向上させる効果を有するため、高温時の腐食防止に有効と考えられ、少量の含有は可能である。ただし、０．５％を超えるとＡｌと結びついて化合物を形成しやすくなり、形成された化合物によって耐食性や靭性を損ねてしまうことがある。よって、本発明においては、Ｍｎが含有したとしてもＭｎ≦０．５とすることが望ましく、より望ましくはＭｎ≦０．４である。
Hereinafter, inevitable impurities in the present invention will be described.
The magnesium casting alloy of the present invention may contain elements such as Mn, Si, Fe, Ni and Cu as inevitable impurities.
Mn ≦ 0.5 (mass%)
Mn is known to have an effect of improving the creep characteristics of a magnesium casting alloy by solid solution strengthening. Moreover, since it has the effect of improving corrosion resistance by trapping impurity elements that adversely affect corrosion resistance, it is considered effective for preventing corrosion at high temperatures, and a small amount can be contained. However, when it exceeds 0.5%, it becomes easy to form a compound by combining with Al, and the formed compound may impair corrosion resistance and toughness. Therefore, in the present invention, even if Mn is contained, it is desirable to satisfy Mn ≦ 0.5, and more desirably Mn ≦ 0.4.
Ｓｉ≦０．０５（質量％）
Ｓｉは、Ｍｇ原料中にも多く含有されている元素である。マグネシウム鋳造合金においては、Ｓｉを０．０５％以下で含む場合には、合金の高温強度を向上させるためには有効であることが知られており、少量の含有は可能である。しかしながら、Ｓｉを０．０５％を超えて含む場合には、合金の耐食性を劣化させることがある。また、高融点のＭｇ２Ｓｉが形成されやすくなって合金の靭性を損ねたり、鋳造性を損ねたりといった不具合を生じてしまうことがある。よって、本発明においては、Ｓｉが含有したとしてもＳｉ≦０．０５とすることが望ましい。
Si ≦ 0.05 (mass%)
Si is an element contained in a large amount in the Mg raw material. In a magnesium casting alloy, when Si is contained at 0.05% or less, it is known that it is effective for improving the high temperature strength of the alloy, and a small amount can be contained. However, if the Si content exceeds 0.05%, the corrosion resistance of the alloy may be deteriorated. Moreover, high melting point Mg 2 Si is likely to be formed, which may cause problems such as impaired toughness of the alloy and impaired castability. Therefore, in the present invention, even if Si is contained, it is desirable that Si ≦ 0.05.
また、Ｍｇ原料中には、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ等の元素も含有されやすい。本発明においては、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕが過剰に含有してしまうと、合金の耐食性や靭性を損ねてしまうことがある。よって、本発明において上述した各元素が含有したとしても、質量％でＦｅ≦０．００４％、Ｎｉ≦０．００１％、Ｃｕ≦０．０２５％とすることが望ましい。 In addition, elements such as Fe, Ni, and Cu are easily contained in the Mg raw material. In the present invention, if Fe, Ni, and Cu are excessively contained, the corrosion resistance and toughness of the alloy may be impaired. Therefore, even if each element described above in the present invention is contained, it is desirable to satisfy Fe ≦ 0.004%, Ni ≦ 0.001%, and Cu ≦ 0.025% by mass.
本発明のマグネシウム鋳造合金は、１７５℃で５０ＭＰａを負荷したときの一般には定常クリープ速度とも呼ばれる最小クリープ速度が２．０×１０−９／ｓ以下となるクリープ特性を有することができる。本発明のマグネシウム鋳造合金は、上述したように優れたクリープ特性を有することができるので、例えば自動車部材や原子力部材等、高温環境下で長時間使用するための材料としては好適である。 The magnesium cast alloy of the present invention can have a creep characteristic that a minimum creep rate, generally called a steady creep rate, is 2.0 × 10 −9 / s or less when a load of 50 MPa is applied at 175 ° C. Since the magnesium casting alloy of the present invention can have excellent creep characteristics as described above, it is suitable as a material for long-term use in a high temperature environment such as an automobile member or a nuclear member.
一般にクリープとは、融点以下の高温環境下において、任意の一定の荷重（または応力）を対象とする材料に負荷した際に、その材料が歪み等の点において、どの程度の耐性を有するかを知るための指標となるものである。また、ここでいう最小クリープ速度は、高温環境下で長時間使用される際の高温材料、例えば自動車部材や原子力部材等で使用される材料を選定するための指標やスペックとされる場合が多い。よって、本発明においては、最小クリープ速度をもってしてマグネシウム鋳造合金の耐熱性つまり高温域での機械強度の良否を判断する指標とした。 In general, creep refers to how much resistance a material has in terms of strain, etc. when an arbitrary constant load (or stress) is applied to the material in a high temperature environment below the melting point. It is an index to know. The minimum creep rate here is often used as an index or specification for selecting a high-temperature material used for a long time in a high-temperature environment, for example, a material used in an automobile member, a nuclear member, or the like. . Therefore, in the present invention, the minimum creep rate is used as an index for judging the heat resistance of the magnesium cast alloy, that is, the mechanical strength in the high temperature range.
また、本発明のマグネシウム鋳造合金は、熱処理を施さない鋳造したままの状態であっても上述したように固溶強化や化合物の粒界晶出による強化によって優れたクリープ特性を有することができる合金である。さらに、本発明の合金に対して、所望特性に合わせて適宜選択された条件での溶体化処理や時効処理（Ｔ６処理：ＪＩＳ−Ｈ０００１）を施すことも望ましい。このような熱処理を施すことにより、余剰に形成された晶出物や析出物を再固溶させることができ、また再析出させることができ、これによって合金のクリープ特性をさらに向上させることができる。
また、本発明においては、上述した溶体化処理および時効処理を施す前に、ＨＩＰ処理（熱間静水圧加圧処理）を施すことも望ましく、鋳造時の内部欠陥を微小化することができて機械強度を向上させることができる。
In addition, the magnesium cast alloy of the present invention is an alloy that can have excellent creep characteristics by solid solution strengthening or strengthening by grain boundary crystallization of a compound as described above even in an as-cast state without heat treatment. It is. Furthermore, it is also desirable to subject the alloy of the present invention to solution treatment or aging treatment (T6 treatment: JIS-H0001) under conditions appropriately selected according to desired characteristics. By performing such heat treatment, it is possible to re-dissolve the excessively formed crystallized matter and precipitate, and to re-precipitate it, thereby further improving the creep characteristics of the alloy. .
In the present invention, it is also desirable to perform HIP processing (hot isostatic pressing) before the solution treatment and aging treatment described above, and internal defects during casting can be miniaturized. Mechanical strength can be improved.
次に、本発明のコンプレッサ羽根車について説明する。
本発明のコンプレッサ羽根車は、上述した本発明のマグネシウム鋳造合金を用いて鋳造形成することにより得られるものであり、上述した本発明のクリープ特性に優れたマグネシウム鋳造合金と同等の組成および機械的特性を有する。これにより、クリープ特性に優れ、適度な伸びを有しつつ従来よりも高温域における機械強度を有するコンプレッサ羽根車となる。
Next, the compressor impeller of this invention is demonstrated.
The compressor impeller of the present invention is obtained by casting using the magnesium cast alloy of the present invention described above, and has the same composition and mechanical properties as the magnesium cast alloy having excellent creep characteristics of the present invention described above. Has characteristics. As a result, the compressor impeller is excellent in creep characteristics, has a moderate elongation, and has a mechanical strength in a higher temperature range than before.
本発明のコンプレッサ羽根車（以下、羽根車という）は、例えば図１に示す形状を有している。図１に示す羽根車１は、本発明のコンプレッサ羽根車の一例であって、ハブ部２の最大径φ８０ｍｍ、全高５５ｍｍ、長羽根３とスプリッタ羽根４の合計枚数１２枚、羽根先端肉厚０．４〜０．６ｍｍの寸法を有する、自動車のディーゼルエンジン用コンプレッサ羽根車である。この羽根車１は、長羽根３とスプリッタ羽根４とが、中心軸２０から半径方向に広がるハブ部２に交互に隣接して各々複数枚放射状に突設され、各々が複雑な空力学的曲面形状のブレード面５を表裏に有している。ここでいうブレード面５とは、長羽根３とスプリッタ羽根４の各々の半径方向の外周面に相当するトレイリングエッジ面２１およびフィレット面２２、さらに長羽根３とスプリッタ羽根４の各々の最上部に相当するリーディングエッジ部２３を含まない曲面部である。
A compressor impeller of the present invention (hereinafter referred to as an impeller) has, for example, the shape shown in FIG. An impeller 1 shown in FIG. 1 is an example of a compressor impeller according to the present invention. The
上述した本発明の羽根車１を製造する方法としては、例えば以下のような手段が採用できる。まず、羽根車１の形状を有する羽根車素材を、上述の本発明のマグネシウム鋳造合金からなる溶湯を用いて鋳造形成し、この羽根車素材に対して好適な条件で溶体化処理および時効処理等を施し、必要に応じてバリ取りや研磨等の後処理を施すといった方法が利用できる。 As a method for manufacturing the impeller 1 of the present invention described above, for example, the following means can be employed. First, an impeller material having the shape of the impeller 1 is cast and formed using a molten metal made of the magnesium casting alloy of the present invention described above, and solution treatment and aging treatment are performed under conditions suitable for the impeller material. And a post-treatment such as deburring or polishing can be used as necessary.
羽根車素材の鋳造形成には、コンプレッサ羽根車のハブ部と複雑な形状を有する羽根部とを一体かつ一括で鋳造形成することができる、例えば、鋳造用鋳型を石膏などで形成するプラスターモールド鋳造や、製品と実質的に同一形状の消失性模型から鋳造用鋳型を製作するロストワックス鋳造などを適用することが、生産性の点で有利である。 For the casting formation of the impeller material, the hub portion of the compressor impeller and the blade portion having a complicated shape can be integrally and collectively cast, for example, plaster mold casting in which a casting mold is formed of gypsum or the like In addition, it is advantageous in terms of productivity to apply lost wax casting or the like in which a casting mold is manufactured from a vanishing model having substantially the same shape as the product.
さらには、金型鋳造を適用することも望ましく、特に湯流れ性に優れるダイカスト（高圧射出成形）による鋳造成形は、薄肉の羽根部にも溶湯を確実に充填できて歩留向上が期待できるとともに、上述のロストワックス鋳造などの形成方法と比較して、生産サイクルも短縮できるためにコンプレッサ羽根車の生産性向上に有利である。
また、ダイカストでは、形成された鋳物の合金組織が微細化されるとともに、急冷による鋳物表面の圧縮応力の効果などにより、クリープ特性や高温域での引張強度あるいは靭性がさらに向上すると考えられる点でも有利である。
Furthermore, it is also desirable to apply mold casting, and casting molding by die casting (high pressure injection molding), which is particularly excellent in molten metal flow, can reliably fill the thin blades with molten metal and can be expected to improve yield. Compared with the above-described forming method such as lost wax casting, the production cycle can be shortened, which is advantageous in improving the productivity of the compressor impeller.
In die casting, the alloy structure of the formed casting is refined, and the creep properties and the tensile strength or toughness in the high temperature range are further improved due to the effect of compressive stress on the casting surface due to rapid cooling. It is advantageous.
本発明のコンプレッサ羽根車は、羽根部にアンダーカットを有し、鋳造用鋳型の型開きが難しいような形状の羽根車であってもよい。この場合、羽根車素材の鋳造形成には、例えば上述のプラスターモールド鋳造を採用することが好ましく、大変形可能なゴム模型を使用できるので鋳造用鋳型の形成が容易となり、鋳造用鋳型には崩壊性のよい石膏等を使用できるので型バラシが容易である。 The compressor impeller of the present invention may be an impeller having a shape that has an undercut in a blade portion and makes it difficult to open a casting mold. In this case, it is preferable to use, for example, the above-described plaster mold casting for casting the impeller material, and it is possible to use a large deformable rubber model, which facilitates the formation of the casting mold and collapses into the casting mold. Since it is possible to use plaster with good properties, it is easy to mold.
また、例えば上述のロストワックス鋳造や金型鋳造であっても、以下のような手段を採用すれば適用できる。例えば、鋳造形成する羽根車素材の羽根部の形状を型開き可能な形状とし、鋳造形成後、例えば切削、押圧、曲げなどの機械加工を施すことにより羽根部を最終形状とするような手段である。また例えば、コンプレッサ羽根車の隣接する各羽根間の空間形状を有するスライド金型を中心軸に向かって複数対向させ、これによって形成された空間に溶湯を鋳造して成形後、スライド金型を回動させつつ中心軸の半径方向に移動させて型開きするような手段である。 Further, for example, the above-described lost wax casting or die casting can be applied by adopting the following means. For example, the shape of the blade portion of the impeller material to be cast is made into a shape that can be opened, and after casting is formed, the blade portion is made into a final shape by machining such as cutting, pressing, bending, etc. is there. Further, for example, a plurality of slide molds having a space shape between adjacent blades of the compressor impeller are opposed to the central axis, and a molten metal is cast in the space formed thereby to form the mold, and then the slide mold is rotated. The mold is opened by moving it in the radial direction of the central axis while moving.
上述の本発明のマグネシウム鋳造合金からなる溶湯は、以下のような手段によって製造することができる。まず所要の原料を溶解して金型等のインゴットケースにより鋳造成形し、上述した各元素を規定量だけ含有するマグネシウム合金素材を得る。溶解にはガス式や電気式等の直接加熱炉や間接加熱炉、鋳造装置に設けられた溶解坩堝等を用いることができ、攪拌や脱ガス処理を施す等ことが好ましい。また、溶湯は大気中や不活性ガス雰囲気中で取り扱うことができる。より好ましくは、溶湯酸化を少しでも低減させることであり、Ａｒガス等による不活性ガス雰囲気で取り扱うことは有効である。 The molten metal comprising the magnesium casting alloy of the present invention described above can be manufactured by the following means. First, required raw materials are melted and cast-molded by an ingot case such as a mold to obtain a magnesium alloy material containing each element described above in a specified amount. For melting, a direct heating furnace such as a gas type or an electric type, an indirect heating furnace, a melting crucible provided in a casting apparatus, or the like can be used, and it is preferable to perform stirring or degassing treatment. The molten metal can be handled in the air or in an inert gas atmosphere. More preferably, molten metal oxidation is reduced as much as possible, and it is effective to handle in an inert gas atmosphere such as Ar gas.
また、上述の羽根車素材の鋳造形成における溶湯の鋳造温度や鋳造圧力および鋳造速度、鋳造後の冷却パターン等の鋳造時の諸条件は、コンプレッサ羽根車の形状や、溶湯や鋳造装置等により適宜選択することができる。また、吸引鋳造法、減圧鋳造法、真空鋳造法および低圧鋳造法等による溶湯の鋳造手段が好ましく、羽根部の先端のような薄肉部においても良好な湯流れ性を確保することができる。 Also, the casting conditions such as the casting temperature, casting pressure and casting speed of the molten metal in the casting formation of the above-described impeller material, and the cooling pattern after casting, etc. are appropriately determined depending on the shape of the compressor impeller, the molten metal, the casting apparatus, etc. You can choose. Further, a molten metal casting means by a suction casting method, a reduced pressure casting method, a vacuum casting method, a low pressure casting method or the like is preferable, and a good molten metal flow property can be secured even in a thin portion such as a tip of a blade portion.
以下、本発明のマグネシウム鋳造合金について、実施例に基づいて詳細に説明する。
まず、表１に、本発明に関連して検討した各合金の分析組成を示す。本発明の実施例となる合金を合金１〜３で示し、また、本発明の組成を有さない比較例となる合金を合金４〜７で示す。なお、実験室レベルでの検証であって高純度の原料を使用しており、不可避的不純物の含有量は質量％でＭｎ：０．００１、Ｓｉ：０．００３、Ｆｅ：０．００１、Ｎｉ＜０．００１、Ｃｕ＜０．００１であった。
Hereinafter, the magnesium casting alloy of the present invention will be described in detail based on examples.
First, Table 1 shows the analytical composition of each alloy studied in connection with the present invention. Alloys according to examples of the present invention are indicated by alloys 1 to 3, and alloys according to comparative examples having no composition according to the present invention are indicated by alloys 4 to 7. In addition, it is verification at a laboratory level, and high-purity raw materials are used, and the content of inevitable impurities is M%: Mn: 0.001, Si: 0.003, Fe: 0.001, Ni <0.001 and Cu <0.001.
比較例として示す、合金４はＣａ＜２．５質量％、合金５はＣａ＜２．５質量％、合金６はＳｎ＜１．６質量％、および合金７はＳｎを含まない、といった点で本発明とは異なる。また、合金４はＣａ／Ｓｎ＜０．５、Ａｌ／Ｃａ＞２．２、Ａｌ／Ｃａ＋Ｃａ／Ｓｎ＞４．０、合金５はＡｌ／Ｃａ＞２．２、Ｃａ／Ｓｎ＜０．５、および合金６はＣａ／Ｓｎ＞２．５、Ａｌ／Ｃａ＋Ｃａ／Ｓｎ＞４．０といった点でも本発明とは異なる。なお、合金７はＡＸ６３（６％Ａｌ−３％Ｃａ）に相当する。
また、比較例として示す合金８〜１０は市販の合金鋳物であって、合金８はＡＥ４２、合金９はＡＳ４１、および合金１０はＡＺ９１に相当する。
As a comparative example, alloy 4 is Ca <2.5 mass%,
Further, alloys 8 to 10 shown as comparative examples are commercially available alloy castings, where alloy 8 corresponds to AE42, alloy 9 corresponds to AS41, and alloy 10 corresponds to AZ91.
上述した合金１〜７の溶製方法について、以下に説明する。
鉄製の坩堝に純Ｍｇを秤量して装入し、大気雰囲気において６８０〜７５０℃に温度制御しながら加熱して溶解した。次いで、各合金１〜７に所望の各元素Ａｌ、Ｓｎ、Ｃａを含む原料を秤量して予熱し、純Ｍｇの溶湯に対して順次添加した。このとき、大気を遮断して溶湯を保護するためにＳＦ６＋ＣＯ２の混合ガスを導入し、このガスで溶湯表面を覆った状態で各原料を添加した。
この後、１５０ｍｍ×４０ｍｍ×１２０ｍｍの略直方体形状のキャビティを有する金型を鋳型とし、この鋳型を２００〜２５０℃に温度制御しながら加熱しておき、上述した各合金組成を有する溶湯をこの鋳型に鋳造した。そして、そのまま自然空冷させて試験体の素材となる鋳物を得た。
The method for melting the above-described alloys 1 to 7 will be described below.
Pure Mg was weighed and charged into an iron crucible, and dissolved by heating at 680 to 750 ° C. in an air atmosphere while controlling the temperature. Next, raw materials containing each desired element Al, Sn, and Ca were weighed and preheated to each of the alloys 1 to 7, and sequentially added to the pure Mg melt. At this time, a mixed gas of SF 6 + CO 2 was introduced to block the atmosphere and protect the molten metal, and each raw material was added in a state where the molten metal surface was covered with this gas.
Thereafter, a mold having a substantially rectangular parallelepiped cavity of 150 mm × 40 mm × 120 mm is used as a mold, and the mold is heated while controlling the temperature at 200 to 250 ° C., and the molten metal having the above-described alloy compositions is added to the mold. Cast into. And it was naturally air-cooled as it was, and the casting used as the raw material of a test body was obtained.
得られた鋳物を鋳造のままの状態で用いて、平行部の断面が５ｍｍ×５０ｍｍの板状試験片を機械加工によって製作した。そして、得られた試験片を用いてクリープ試験（ＪＩＳ−Ｚ２２７１）を１７５℃で５０ＭＰａの応力下で４００ｈ実施し、得られたクリープ曲線において定常域でのクリープ速度を測定した。そして、その結果に基いて各合金の高温強度を評価した。各合金１〜１０に対するクリープ試験によって得られた最小クリープ速度を、常温（２５℃）での試験片表面の硬さ（ＨＲＣ）とともに、表２に示す。
また、表２に合金８〜１０で示す値は、表１に示す上記合金鋳物を用い、他の合金１〜７の場合と同様に試験片を切り出し、その試験片を用いてクリープ試験を実施した結果である。
A plate-like test piece having a cross section of 5 mm × 50 mm in parallel section was manufactured by machining using the obtained casting as it was. And the creep test (JIS-Z2271) was implemented for 400 hours under the stress of 50 MPa at 175 degreeC using the obtained test piece, and the creep rate in a steady region was measured in the obtained creep curve. And the high temperature strength of each alloy was evaluated based on the result. Table 2 shows the minimum creep rate obtained by the creep test for each of the alloys 1 to 10 together with the hardness (HRC) of the surface of the test piece at room temperature (25 ° C.).
In Table 2, the values indicated by Alloys 8 to 10 are obtained by using the above-mentioned alloy castings shown in Table 1 and cutting out test pieces in the same manner as in other alloys 1 to 7, and performing a creep test using the test pieces. It is the result.
まず、クリープ特性については、本発明の実施例となる合金１〜３は、いずれにおいても最小クリープ速度が２．０×１０−９／ｓ以下となっていた。
一方、比較例として示した合金４、５では、合金１よりも５倍以上大きな値であってクリープ特性が劣っていることがわかった。これはＣａの含有量が少なく、特にＣａ／Ｓｎが小さいことに起因すると考えられた。
また、合金６、７では、他合金ほどではないものの、合金１よりも１．５倍以上大きな値であってクリープ特性が劣っていることがわかった。これはＳｎの含有量が少ないか若しくはＳｎを含有しないために、Ｃａが相対的に過剰となり、Ｃａ／Ｓｎが大きくなりすぎたことに起因すると考えられた。
First, regarding the creep characteristics, Alloys 1 to 3 as examples of the present invention all had a minimum creep rate of 2.0 × 10 −9 / s or less.
On the other hand, it was found that
Further, it was found that the alloys 6 and 7 were not as large as the other alloys, but were 1.5 times or more larger than the alloy 1 and the creep characteristics were inferior. This was thought to be due to the fact that Ca was relatively excessive and Ca / Sn was too large because the Sn content was low or Sn was not included.
従来知られていたＡＥ４２に相当する合金８では、ＲＥを含有させることによって耐熱性を発揮させているにもかかわらず、合金１よりも２．４倍以上大きな値であってクリープ特性が劣っていることがわかった。
これらの結果より、本発明の実施例として示した合金１〜３は、比較例として示したいずれの合金よりも十分に小さい最小クリープ速度を有していることが確認できた。
The alloy 8 corresponding to the conventionally known AE42 is 2.4 times larger than the alloy 1 and has inferior creep characteristics despite the fact that the heat resistance is exhibited by containing RE. I found out.
From these results, it was confirmed that the alloys 1 to 3 shown as examples of the present invention had a minimum creep rate sufficiently smaller than any of the alloys shown as comparative examples.
また、硬さにおいては、本発明の実施例である合金１〜３はそれぞれ５３．０、５６．０、５４．９（ＨＲＣ）であって、各合金４〜５に比べて同等の値となっていた。特にＡｌ／Ｃａ≦１．９であってＡｌ／Ｃａ＋Ｃａ／Ｓｎ≦３．３０の合金２では５６．０（ＨＲＣ）と他の合金よりも高い硬さを有していることが確認された。この結果より、合金１〜３は、特に合金２、３は、引張強度も優れていることが推測できた。
Further, in hardness, Alloys 1 to 3 which are examples of the present invention are 53.0, 56.0 and 54.9 (HRC), respectively, which are equivalent to those of Alloys 4 to 5. It was. In particular, it was confirmed that the
以上の結果より、Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ−Ｓｎ系のマグネシウム鋳造合金において優れたクリープ特性を得るためには、ＣａおよびＳｎ、どちらの元素においても適切な含有範囲が存在することが確認できた。また、硬さも向上していることから引張強度についても優れていることが推測できた。
よって、本発明のマグネシウム鋳造合金は、各元素の含有範囲が最適に調整されている合金であって、ＲＥやＳｒを含有していなくても格段に優れたクリープ特性を有することが確認できた。
From the above results, in order to obtain excellent creep characteristics in the Mg—Al—Ca—Sn based magnesium cast alloy, it was confirmed that there is an appropriate content range for both Ca and Sn. Moreover, since the hardness was also improved, it was estimated that the tensile strength was also excellent.
Therefore, it was confirmed that the magnesium casting alloy of the present invention is an alloy in which the content range of each element is optimally adjusted, and has excellent creep characteristics even if it does not contain RE or Sr. .
このように本発明のマグネシウム鋳造合金は、１７５℃で５０ＭＰａの応力下において最小クリープ速度が２．０×１０−９／ｓ以下という特性を有しているため、また５６．０（ＨＲＣ）程度の硬さを有しているため、従来のコンプレッサ羽根車における２００℃の高温域で耐熱性を有することという課題が解決でき、従来よりも高速回転されて暴露温度が上昇しても使用できる優れた性能を有するコンプレッサ羽根車を得ることができる。 As described above, the magnesium cast alloy of the present invention has a characteristic that the minimum creep rate is 2.0 × 10 −9 / s or less at 175 ° C. under a stress of 50 MPa, and is about 56.0 (HRC). Therefore, the problem of having heat resistance in a high temperature range of 200 ° C. in a conventional compressor impeller can be solved, and it can be used even if the exposure temperature is increased by rotating at a higher speed than before. A compressor impeller having excellent performance can be obtained.
１．コンプレッサ羽根車、２．ハブ部、３．長羽根、４．スプリッタ羽根、５．ブレード面、２０．中心軸、２１．トレイリングエッジ面、２２．フィレット面、２３．リーディングエッジ部
1. Compressor impeller, 2. Hub part, 3. Long feathers, 4. 4. Splitter blade, Blade surface, 20. Central axis, 21. Trailing edge surface, 22. Fillet surface, 23. Leading edge
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