JP2009174023A - 高機能マグネシウム合金 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Al(2.5〜9.5)質量%Zn(0.1〜3.3)質量%残部Mgである合金100質量%に対して、Gdを10〜25質量%を添加して溶融凝固したMg- Gd- Al- Zn系合金。
【選択図】図1
Description
すなわち、本発明は、Al(2.5〜9.5)質量%Zn(0.1〜3.3)質量%残部Mgである合金100質量%に対して、Gdを10〜25質量%を添加して溶融凝固したMg-
Gd- Al- Zn系合金である。
また、本発明においては、Al2Gd粒子がMg基に微細に分散した組織とMg基内の添加元素濃度が顕著に低いことを特長とするMg- Gd- Al- Zn系合金とすることができる。
さらに本発明においては、Al9質量%Zn1質量%残部Mg であるAZ91D合金100質量%に対して、20質量%のGdを添加して溶融凝固させてMg- Gd- Al- Zn系合金とすることができる。
また本発明は、AZ91B、AZ91C、AZ91D、AZ91E、AZ63A、AZ92A、AM100A、AM60B、AS41B、AZ31B、AZ61A、AZ80Aから選ばれる合金100質量%に対して、10〜25質量%のガドリニウム(Gd)を添加して溶融凝固することを特徴とするマグネシウム合金の製造方法である。
次いで、本発明のマグネシウム合金の製造方法を以下詳細に説明する。
合金の溶製方法は通常用いられる方法であればいずれも可能であり、例えば静置徐冷法、砂型鋳造法、ダイキャスト法が有効である。本実験では合金試料溶製に真空ガス置換炉による静置徐冷法を用いた。
炉内をAr雰囲気に置換した後1SLMフローし、AZ91B、AZ91C、AZ91D、AZ91E、AZ63A、AZ92A、AM100A、AM60B、AS41B、AZ31B、AZ61A、AZ80Aなど当業者によく知られているマグネシウム合金100質量%にGdを10〜25質量%添加して溶融凝固してMg- Gd- Al- Zn系合金を得る。
合金試験片の作製は以下のように行った。
削状AZ91D(0.1-10mm)と塊状ガドリニウム(5-10mm)をAZ91D+10質量%Gd、AZ91D+15質量%Gd、AZ91D+20質量%Gd、AZ91D+25質量%Gd、及びAZ91Dについてそれぞれ計30gになるように秤量したのち炉内に装入した。静置徐冷法は電熱式真空ガス置換炉(SMA20S・島津製作所)、アルミナ製るつぼ(16mmφ×150mmt)を用いた。真空ガス置換炉内の排気とArガス充填を3回繰り返したのちArを1SLMフローした。炉内をArガス雰囲気にするのはマグネシウム合金が溶融した際燃焼するのを防止するためである。700℃で1時間保持して溶解したのち、室温まで炉冷し凝固体を得た。
比較例としてAZ91Dをアルミナるつぼ中で700℃、1時間保持した後炉冷した。
また、従来例として、AZ91Dそのものを用いた。
またφ10mm×1mm厚の円板状に切り出し加工し、これらに対し室温における熱伝導率測定を行った。測定はレーザーフラッシュ法熱伝導率測定装置(TC-7000、ULVAC社製)を用いた。また凝固体の一部は樹脂埋めの後ビッカース硬さ試験を行った。硬さ試験は微小ビッカース硬さ試験機(HM114、AKASHI社製)を用いた。試験条件は加重100g、保持時間15秒とし、20測定点の平均値を求めた。
表1に実施例1、比較例、従来例の熱伝導率、ビッカース硬さの特性を示す。
SEM-EDSによる線分析の結果から、AZ91D+20質量%Gd合金では図2に示すようMgグレイン内のAl濃度がAZ91D合金に比べ顕著に低下していた。また図3に示すよう、Gd含有量とともにMgグレイン中の平均Al濃度は低下し、平均Gd濃度は増加した。平均Mg濃度はAZ91D+20質量%Gd合金で最大値を示した。
ビッカース硬さはHV63.7に対しGd含有量とともに単調増加し、AZ91D+25質量%Gd ではHV107.6であった。
本マグネシウム合金の熱伝導率が顕著に高い理由はマグネシウム合金グレイン中のAl、Gd濃度がともに低く、相対的にMg濃度が高いことによると考えられる。本マグネシウム合金の硬さが高い理由は硬度の大きいAl2Gd粒子が分散強化材として作用したことによると考えられる。
本発明のマグネシウム合金は特にダイキャスト用、砂型鋳造用マグネシウム合金の素材として有用である。
Claims (4)
- Al(2.5〜9.5)質量%Zn(0.1〜3.3)質量%残部Mgである合金100質量%に対して、Gdを10〜25質量%を添加して溶融凝固したMg-
Gd- Al- Zn系合金。 - Al2Gd粒子がMg基に微細に分散した組織とMg基内の添加元素濃度が顕著に低いことを特長とする請求項1に記載したMg-
Gd- Al- Zn系合金。 - Al9質量%Zn1質量%残部Mg であるAZ91D合金100質量%に対して、20質量%のGdを添加して溶融凝固した請求項1に記載したMg- Gd- Al- Zn系合金。
- AZ91B、AZ91C、AZ91D、AZ91E、AZ63A、AZ92A、AM100A、AM60B、AS41B、AZ31B、AZ61A、AZ80Aから選ばれる合金100質量%に対して、10〜25質量%のガドリニウム(Gd)を添加して溶融凝固することを特徴とするマグネシウム合金の製造方法。
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