JP2013019030A - Magnesium alloy with heat resistance and flame retardancy, and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高温環境下での使用に適した耐熱性及び難燃性を有するマグネシウム合金及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a magnesium alloy having heat resistance and flame retardancy suitable for use in a high temperature environment and a method for producing the same.
近年、自動車産業界においては、更なる燃費の向上と、振動や騒音の低減等が求められているが、例えば、自動車のエンジン材料に使用されているアルミニウム合金の形状や材料開発はすでに成熟し、更なる高機能化が望めない。
この課題に効果的に対応する手段として、エンジン材料に、アルミニウム合金と比較して軽く、また鉄との反応性が低く、更には、高い振動減衰性を有するマグネシウム合金を使用することが考えられている。これにより、軽量化と摩擦や焼付きの低減が図れて燃費を向上できると共に、振動や騒音も低減できる。
In recent years, the automobile industry has demanded further improvements in fuel efficiency and reduction of vibration and noise. For example, the shape and material development of aluminum alloys used in automobile engine materials has already matured. , I can not expect further enhancement of functionality.
As a means to effectively cope with this problem, it is conceivable to use a magnesium alloy as an engine material that is lighter than an aluminum alloy, has a low reactivity with iron, and has a high vibration damping property. ing. As a result, weight reduction and reduction of friction and seizure can be achieved to improve fuel efficiency, and vibration and noise can also be reduced.
しかし、マグネシウム合金は、高温での強度が低く、また温度が上昇すると燃焼に至る材料であるため、エンジン材料のように、高温環境下で使用する材料には適さなかった。
そこで、例えば、特許文献１には、原料にＣａを添加することにより、難燃性としたマグネシウム合金が提案されていた（例えば、特許文献１参照）。
However, a magnesium alloy is a material that has low strength at high temperatures and burns when the temperature rises, so it is not suitable for materials used in high temperature environments like engine materials.
Therefore, for example,
Ｃａが添加されたマグネシウム合金は、Ｃａが添加されていない場合と比較して、マグネシウム合金の硬さを上昇でき、また耐熱性も有するが、自動車のエンジン材料のように、高温状況下（例えば、２００℃以上）で使用できる程度の十分な耐熱性は備えていなかった。 The magnesium alloy to which Ca is added can increase the hardness of the magnesium alloy and has heat resistance as compared with the case in which Ca is not added. , 200 ° C. or higher) was not provided with sufficient heat resistance.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、高温環境下で使用可能な耐熱性及び難燃性を有するマグネシウム合金及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a magnesium alloy having heat resistance and flame retardancy that can be used in a high temperature environment and a method for producing the same.
前記目的に沿う第１の発明に係る耐熱性及び難燃性を有するマグネシウム合金は、Ｃａを０．５〜５質量％、Ｓｉを０．５〜５質量％有し、母相となるＭｇ相中にＣａＭｇＳｉ相を晶出させて耐熱性を備えさせた。 The magnesium alloy having heat resistance and flame retardancy according to the first invention that meets the above-mentioned object has 0.5 to 5% by mass of Ca and 0.5 to 5% by mass of Si, and is an Mg phase that becomes a parent phase A CaMgSi phase was crystallized to provide heat resistance.
第１の発明に係る耐熱性及び難燃性を有するマグネシウム合金において、前記Ｍｇ相の粒界に、更にＡｌ２Ｃａ相を晶出させて硬さを向上させることが好ましい。 In the magnesium alloy having heat resistance and flame retardancy according to the first invention, it is preferable that the Al 2 Ca phase is further crystallized at the grain boundary of the Mg phase to improve the hardness.
第１の発明に係る耐熱性及び難燃性を有するマグネシウム合金において、前記Ｍｇ相中に、更にＭｇ２Ｓｉ相を晶出させて耐クリープ性を向上させてもよい。 In the magnesium alloy having heat resistance and flame retardancy according to the first invention, the Mg 2 Si phase may be further crystallized in the Mg phase to improve the creep resistance.
前記目的に沿う第２の発明に係る耐熱性及び難燃性を有するマグネシウム合金の製造方法は、第１の発明に係る耐熱性及び難燃性を有するマグネシウム合金の製造方法であって、ＣａとＳｉが順次添加された溶融状態のＭｇ合金原料を、８００〜９００℃の温度範囲内で加熱した後に凝固させ、前記Ｍｇ相中に前記ＣａＭｇＳｉ相を晶出させて耐熱性を備えさせる。 A method for producing a magnesium alloy having heat resistance and flame retardancy according to the second invention in accordance with the above object is a method for producing a magnesium alloy having heat resistance and flame retardancy according to the first invention, comprising Ca and The molten Mg alloy raw material to which Si is sequentially added is heated in a temperature range of 800 to 900 ° C. and then solidified, and the CaMgSi phase is crystallized in the Mg phase to provide heat resistance.
第２の発明に係る耐熱性及び難燃性を有するマグネシウム合金の製造方法において、前記ＣａＭｇＳｉ相を晶出させた前記Ｍｇ合金原料を、６００〜８００℃の温度範囲内で加熱しながら、該Ｍｇ合金原料に更にＣａを添加して該Ｍｇ合金原料を凝固させ、前記Ｍｇ相の粒界にＡｌ２Ｃａ相を晶出させて硬さを向上させることが好ましい。 In the method for producing a magnesium alloy having heat resistance and flame retardancy according to the second invention, the Mg alloy raw material crystallized from the CaMgSi phase is heated within a temperature range of 600 to 800 ° C. Preferably, Ca is further added to the alloy raw material to solidify the Mg alloy raw material, and the Al 2 Ca phase is crystallized at the Mg phase grain boundary to improve the hardness.
第２の発明に係る耐熱性及び難燃性を有するマグネシウム合金の製造方法において、前記ＣａＭｇＳｉ相を晶出させた前記Ｍｇ合金原料を加熱しながら、該Ｍｇ合金原料に更にＳｉを添加して該Ｍｇ合金原料を凝固させ、前記Ｍｇ相中にＭｇ２Ｓｉ相を晶出させて耐クリープ性を向上させてもよい。 In the method for producing a heat-resistant and flame-retardant magnesium alloy according to the second invention, Si is further added to the Mg alloy raw material while heating the Mg alloy raw material crystallized from the CaMgSi phase. Creep resistance may be improved by solidifying the Mg alloy raw material and crystallizing the Mg 2 Si phase in the Mg phase.
本発明に係る耐熱性及び難燃性を有するマグネシウム合金及びその製造方法は、母相となるＭｇ相中にＣａＭｇＳｉ相を晶出させているので、耐熱性を備えることができる。これは、ＣａＭｇＳｉ相が硬く、高融点であり、耐熱性に優れているためである。
このように、マグネシウム合金は耐熱性を備えるため、高温環境下で使用でき、利用用途の拡大が図れる。
The magnesium alloy having heat resistance and flame retardancy according to the present invention and the method for producing the same can crystallize the CaMgSi phase in the Mg phase serving as a parent phase, and thus can have heat resistance. This is because the CaMgSi phase is hard, has a high melting point, and is excellent in heat resistance.
As described above, since the magnesium alloy has heat resistance, it can be used in a high temperature environment, and the application can be expanded.
また、マグネシウム合金のＭｇ相の粒界に、更にＡｌ２Ｃａ相を晶出させた場合、マグネシウム合金の硬さを向上できる。これは、Ａｌ２Ｃａ相が硬く、高融点であり、耐熱性を有するためである。
従って、ＣａＭｇＳｉ相とＡｌ２Ｃａ相の相乗効果により、マグネシウム合金の硬さの更なる向上が図れると共に、耐熱性も十分に高めることができる。
Further, when an Al 2 Ca phase is further crystallized at the grain boundary of the Mg phase of the magnesium alloy, the hardness of the magnesium alloy can be improved. This is because the Al 2 Ca phase is hard, has a high melting point, and has heat resistance.
Therefore, due to the synergistic effect of the CaMgSi phase and the Al 2 Ca phase, the hardness of the magnesium alloy can be further improved and the heat resistance can be sufficiently enhanced.
そして、マグネシウム合金のＭｇ相中に、更にＭｇ２Ｓｉ相を晶出させた場合、マグネシウム合金の耐クリープ性を向上できる。
従って、マグネシウム合金の利用用途の更なる拡大が図れる。
When the Mg 2 Si phase is further crystallized in the Mg phase of the magnesium alloy, the creep resistance of the magnesium alloy can be improved.
Therefore, the use application of the magnesium alloy can be further expanded.
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る耐熱性及び難燃性を有するマグネシウム合金（以下、Ｍｇ合金ともいう）１０は、組織制御により、母相（ベースメタルともいう）となるαＭｇ（アルファマグネシウム）相１１中にＣａＭｇＳｉ相１２を晶出させて耐熱性を備えさせたものであり、例えば、自動車のエンジン材料等のように、高温環境下での使用に適したものである。以下、詳しく説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
As shown in FIG. 1, a magnesium alloy (hereinafter also referred to as Mg alloy) 10 having heat resistance and flame retardancy according to an embodiment of the present invention is a mother phase (also referred to as a base metal) by structure control. The
Ｍｇ合金１０は、Ｍｇ（マグネシウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｚｎ（亜鉛）、及びＭｎ（マンガン）を有するＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金に、更にＣａ（カルシウム）とＳｉ（ケイ素）が添加されたものである。具体的には、Ｍｇを主体（８０質量％以上）とし、Ａｌが１〜１５質量％（ここでは１２質量％）、Ｚｎが０．１〜５質量％（ここでは０．７質量％）、Ｍｎが０．１〜２質量％（ここでは０．３質量％）、Ｃａが０．５〜５質量％（ここでは１質量％）、Ｓｉが０．５〜５質量％（ここでは１質量％）、及び不可避的不純物で構成されたものである。
In the
なお、Ｍｇ合金は、母相となるＭｇ相（特に、αＭｇ相）中にＣａＭｇＳｉ相を晶出させたものであるため、ＣａとＳｉが含まれていれば、Ｍｇ合金中のＡｌ、Ｚｎ、及びＭｎの各量は、上記した値に限定されるものではない。また、ＣａとＳｉは、例えば、Ｍｇ単味、Ｍｇ−Ａｌ系、Ｍｇ−Ｍｎ系、Ｍｇ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ系等の合金に添加することもできる。更に、Ｍｇ合金には、他の元素、例えば、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｂｅ（ベリリウム）、Ａｇ（銀）、Ｙ（イットリウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｓｎ（錫）、Ｌｉ（リチウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）等や、希土類元素（レアアース又はＲＥともいう）等が含まれていてもよい。なお、原価を安くするため、上記したＡｇ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｌｉ、Ｇｅや、希土類元素等を除いたものを使用することが好ましい。 In addition, since Mg alloy crystallizes CaMgSi phase in Mg phase (especially αMg phase) as a mother phase, if Ca and Si are contained, Al, Zn in Mg alloy, And each quantity of Mn is not limited to an above-described value. Ca and Si can also be added to alloys such as Mg simple, Mg—Al, Mg—Mn, Mg—Zn, and Mg—Zn—Zr. Furthermore, Mg alloys include other elements such as Sr (strontium), Be (beryllium), Ag (silver), Y (yttrium), Ti (titanium), Sn (tin), Li (lithium), Ge ( Germanium) and the like, and rare earth elements (also referred to as rare earth or RE) may be included. In order to reduce the cost, it is preferable to use a material excluding the above-mentioned Ag, Ti, Sn, Li, Ge, rare earth elements and the like.
Ｍｇ合金１０は、母相となるＭｇ相（以下、αＭｇ相という）１１と、このαＭｇ相１１の粒界に晶出したＡｌ１２Ｍｇ１７相と、αＭｇ相１１中に分散した粒状のＣａＭｇＳｉ相１２とで構成されている。なお、Ｍｇ相には、特にαＭｇ相が含まれているが、他の相が含まれてもよい。
このＡｌ１２Ｍｇ１７相は、アルミニウムとマグネシウムとの金属間化合物であり、Ｍｇ合金の硬さと強度を上昇させることができる一方、Ｍｇ合金の伸びを低減させる。なお、Ａｌ１２Ｍｇ１７相は、Ｍｇ合金１０を熱処理することで、Ａｌ１２Ｍｇ１７相を溶体化処理し、時効させるのがよい。このＭｇ合金には、後述するＡｌ２Ｃａ相とＭｇ２Ｓｉ相を晶出させることもできるが、上記した熱処理を行おうとする際、Ａｌ２Ｃａ相の晶出により熱処理の効果が低下する。このため、Ｍｇ合金の使用目的や、熱処理の有無に応じて、Ａｌ２Ｃａ相とＭｇ２Ｓｉ相の晶出を制御することができる。
また、ＣａＭｇＳｉ相は、カルシウムとマグネシウムとケイ素との金属間化合物であり、Ｍｇ合金の硬さを上昇させることができると共に、Ｍｇ合金に耐熱性も付与できる。
The
This Al 12 Mg 17 phase is an intermetallic compound of aluminum and magnesium, which can increase the hardness and strength of the Mg alloy while reducing the elongation of the Mg alloy. The Al 12 Mg 17 phase is preferably aged by heat-treating the
The CaMgSi phase is an intermetallic compound of calcium, magnesium, and silicon, and can increase the hardness of the Mg alloy and also impart heat resistance to the Mg alloy.
ここで、ＣａＭｇＳｉ相を晶出させたＭｇ合金の強度に及ぼす温度の影響を検討した結果について、図２を参照しながら説明する。使用した実施例１の試験片の組成は、Ａｌが９質量％、Ｚｎが０．７質量％、Ｍｎが０．３質量％、Ｃａが１質量％、Ｓｉが１質量％、残部がＭｇ及び不可避的不純物であり、実施例２の試験片の組成は、上記した実施例１の組成のＳｉを２．００質量％としたものである。一方、比較例の試験片は、汎用合金であるＡＺ９１（例えば、ＪＩＳ Ｈ ５２０３に記載のマグネシウム合金鋳物の２種ＭＣ２に相当する合金）であり、Ａｌ１２Ｍｇ１７相はあるが、ＣａＭｇＳｉ相がないものである。
Here, the result of examining the influence of the temperature on the strength of the Mg alloy crystallized from the CaMgSi phase will be described with reference to FIG. The composition of the test piece of Example 1 used was 9 mass% for Al, 0.7 mass% for Zn, 0.3 mass% for Mn, 1 mass% for Ca, 1 mass% for Si, and the rest for Mg and It is an unavoidable impurity, and the composition of the test piece of Example 2 is such that Si of the composition of Example 1 described above is 2.00% by mass. On the other hand, the test piece of the comparative example is AZ91 which is a general-purpose alloy (for example, an alloy corresponding to
また、実施例１、２の試験片には、欠陥等の影響因子による引張強さのばらつきをなくすため、直径２ｍｍ、深さ２ｍｍの人工欠陥を形成したものを用い、比較例の試験片には、人工欠陥が形成されていない平滑なものを用いた。
図２に示すように、実施例１の試験片（○）と実施例２の試験片（△）の各引張強さは、温度１５０℃までほぼ一定（１２５ＭＰａ）であり、１５０℃を超えたあたりから若干の低下はあったものの、顕著な強度低下はなかった。一方、比較例の試験片（□）は、温度の上昇と共に、急激な強度低下が発生した。
特に、温度が２００℃以上（ここでは、２５０℃まで）の領域においては、実施例１、２の試験片の強度が、比較例の試験片の強度よりも高くなった。
In addition, in order to eliminate variations in tensile strength due to influencing factors such as defects, the test pieces of Examples 1 and 2 were formed with artificial defects having a diameter of 2 mm and a depth of 2 mm. Used the smooth thing in which the artificial defect was not formed.
As shown in FIG. 2, each tensile strength of the test piece (◯) of Example 1 and the test piece (Δ) of Example 2 was substantially constant up to a temperature of 150 ° C. (125 MPa) and exceeded 150 ° C. Although there was a slight decrease from the vicinity, there was no significant decrease in strength. On the other hand, the strength of the test piece (□) of the comparative example rapidly decreased as the temperature increased.
In particular, in the region where the temperature was 200 ° C. or higher (here, up to 250 ° C.), the strength of the test pieces of Examples 1 and 2 was higher than the strength of the test piece of the comparative example.
以上のことから、ＣａＭｇＳｉ相を晶出させることで、Ｍｇ合金の高温環境下での強度低下を抑制でき、耐熱性を良好にできることが分かる。なお、ＣａＭｇＳｉ相を晶出させたＭｇ合金は、十分な疲労強度を備えると共に、ブリネル硬さＨＢが１１０程度であり、十分な硬さも備えている。
このように、Ｍｇ合金の耐熱性の向上には、ＣａＭｇＳｉ相による影響が大きいことから、ＣａＭｇＳｉ相を安定に晶出させるため、Ｍｇ合金中のＣａ量を０．５〜５質量％、Ｓｉ量を０．５〜５質量％とする。
From the above, it can be seen that crystallization of the CaMgSi phase can suppress a decrease in strength of the Mg alloy in a high temperature environment and can improve heat resistance. Incidentally, Mg alloy was crystallized to CaMgSi phase is provided with a sufficient fatigue strength, Brinell hardness H B is about 110, also has sufficient hardness.
Thus, since the influence of the CaMgSi phase is large in improving the heat resistance of the Mg alloy, in order to crystallize the CaMgSi phase stably, the Ca amount in the Mg alloy is 0.5 to 5% by mass and the Si amount. Is 0.5 to 5 mass%.
ここで、ＣａとＳｉの量が０．５質量％未満の場合、晶出するＣａＭｇＳｉ量が少なくなり、耐熱性の向上効果が小さくなると共に、難燃性の効果が低減する。一方、５質量％を超える場合、晶出する粒状のＣａＭｇＳｉ相量が多くなり過ぎ、これに起因して鋳造性の低下を招く恐れがある。
このため、Ｍｇ合金中のＣａ量を０．５〜５質量％としたが、下限を０．７質量％、上限を３質量％とすることが好ましく、またＭｇ合金中のＳｉ量を０．５〜５質量％としたが、下限を０．７質量％、上限を３質量％とすることが好ましい。
Here, when the amount of Ca and Si is less than 0.5% by mass, the amount of CaMgSi to be crystallized decreases, the effect of improving heat resistance is reduced, and the effect of flame retardancy is reduced. On the other hand, when it exceeds 5 mass%, the amount of the granular CaMgSi phase to be crystallized becomes too large, which may lead to a decrease in castability.
For this reason, the Ca amount in the Mg alloy is set to 0.5 to 5% by mass, but the lower limit is preferably 0.7% by mass, and the upper limit is preferably 3% by mass. Although the content is 5 to 5% by mass, the lower limit is preferably 0.7% by mass and the upper limit is preferably 3% by mass.
なお、Ｍｇ合金のαＭｇ相の粒界に、更にＡｌ２Ｃａ相を晶出させて、Ｍｇ合金の硬さを更に向上させることもできる。
このＡｌ２Ｃａ相は、アルミニウムとカルシウムとの金属間化合物であり、硬くて高融点であるため、Ｍｇ合金の耐熱性の更なる向上も図れる。
また、Ｍｇ合金のαＭｇ相の粒界に晶出するＡｌ２Ｃａ相の代わりに、αＭｇ相中にＭｇ２Ｓｉ相（マグネシウムとケイ素との金属間化合物）を晶出させることもできる。これにより、Ｍｇ合金の耐クリープ性を向上できる。このＭｇ２Ｓｉ相は、Ａｌ２Ｃａ相と共に晶出させてもよい。
It is also possible to further improve the hardness of the Mg alloy by further crystallizing the Al 2 Ca phase at the grain boundaries of the αMg phase of the Mg alloy.
This Al 2 Ca phase is an intermetallic compound of aluminum and calcium, and since it is hard and has a high melting point, the heat resistance of the Mg alloy can be further improved.
Further, instead of the Al 2 Ca phase crystallized at the grain boundary of the α-Mg phase of the Mg alloy, a Mg 2 Si phase (an intermetallic compound of magnesium and silicon) can be crystallized in the α-Mg phase. Thereby, the creep resistance of Mg alloy can be improved. This Mg 2 Si phase may be crystallized together with the Al 2 Ca phase.
以上に示したように、Ｍｇ合金１０は、αＭｇ相１１中にＣａＭｇＳｉ相１２を晶出させたものであるため、高温状況下（例えば、２００℃以上）で使用できる程度の十分な耐熱性を備えることができる。従って、このＭｇ合金１０を、例えば、自動車のエンジン材料に使用した場合には、軽量化と摩擦や焼付きの低減が図れて燃費を向上できると共に、振動や騒音も低減できる。
As described above, since the
続いて、本発明の一実施の形態に係るマグネシウム合金の製造方法について説明する。
まず、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金を準備する。このＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金は、汎用合金であるＡＺ９１（具体的には、Ｍｇ−９質量％Ａｌ−０．７質量％Ｚｎ−０．３質量％Ｍｎ）であり、母相となるαＭｇ相と、このαＭｇ相の粒界に晶出したＡｌ１２Ｍｇ１７相（アルミニウムとマグネシウムとの金属間化合物）とで、構成されたものである。
なお、ＣａとＳｉを添加する合金は、前記したように、これに限定されるものではない。
Then, the manufacturing method of the magnesium alloy which concerns on one embodiment of this invention is demonstrated.
First, an Mg—Al—Zn alloy is prepared. This Mg-Al-Zn alloy is AZ91 (specifically, Mg-9 mass% Al-0.7 mass% Zn-0.3 mass% Mn), which is a general-purpose alloy, and αMg serving as a parent phase. And an Al 12 Mg 17 phase (intermetallic compound of aluminum and magnesium) crystallized at the grain boundary of the αMg phase.
Note that the alloy to which Ca and Si are added is not limited to this as described above.
次に、準備したＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金を、融点以上に加熱して溶融状態にした後、これにＣａを添加し、撹拌しながら混合する。このＣａ添加量は、最終的に得られるＭｇ合金１０中のＣａ量が、０．５〜５質量％の範囲内となるように調整する。
そして、Ｃａが添加された溶融状態のＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金にＳｉを添加し、この溶融状態のＭｇ合金原料を、８００〜９００℃（好ましくは、下限を８６０℃、上限を８８０℃）の温度範囲内で加熱し、撹拌しながら混合する。このＳｉ添加量は、最終的に得られるＭｇ合金１０中のＳｉ量が、０．５〜５質量％の範囲内となるように調整する。
Next, the prepared Mg—Al—Zn alloy is heated to a melting point or higher to be in a molten state, and then Ca is added thereto and mixed while stirring. The amount of added Ca is adjusted so that the amount of Ca in the finally obtained
Then, Si is added to the molten Mg—Al—Zn alloy to which Ca is added, and the molten Mg alloy raw material is 800 to 900 ° C. (preferably, the lower limit is 860 ° C., and the upper limit is 880 ° C.). In the temperature range of, and mix with stirring. This Si addition amount is adjusted so that the Si amount in the finally obtained
なお、上記した溶融状態のＭｇ合金原料の加熱温度が８００℃未満の場合、Ｍｇ合金原料の温度がＣａＭｇＳｉ相の融点（８４５℃程度）を大きく下回り、ＣａＭｇＳｉ相の生成効率が低下する。一方、９００℃を超える場合、加熱温度が高過ぎてＭｇが酸化し、製品品質の低下を招く。
このように、ＣａとＳｉが順次添加された溶融状態のＭｇ合金原料を加熱し、その後、常温まで冷却して凝固させることで、母相となるαＭｇ相１１と、このαＭｇ相１１の粒界に晶出したＡｌ１２Ｍｇ１７相と、αＭｇ相１１中に分散した粒状のＣａＭｇＳｉ相１２とを晶出させたＭｇ合金１０を製造できる。
When the heating temperature of the molten Mg alloy raw material is less than 800 ° C., the temperature of the Mg alloy raw material is much lower than the melting point (about 845 ° C.) of the CaMgSi phase, and the CaMgSi phase generation efficiency is lowered. On the other hand, when it exceeds 900 ° C., the heating temperature is too high, and Mg is oxidized, resulting in a decrease in product quality.
In this way, the molten Mg alloy raw material to which Ca and Si are sequentially added is heated, and then cooled to room temperature and solidified, whereby the
また、ＣａとＳｉが添加されたＭｇ合金原料の凝固過程において、ＣａＭｇＳｉ相を晶出させた後に、このＭｇ合金原料を６００〜８００℃の温度範囲内で加熱しながら、ＣａＭｇＳｉ相以外が溶融状態のＭｇ合金原料にＣａを添加し、撹拌しながら混合して、Ｃａが添加されたＭｇ合金原料を、常温まで冷却して凝固させることで、αＭｇ相の粒界にＡｌ２Ｃａ相を晶出させてもよい。ここでのＣａ添加量は、最終的に得られるＭｇ合金中のＣａ量が、０．５〜５質量％の範囲内となるように、前記したＣａＭｇＳｉ相の形成に使用するＣａ添加量を考慮して調整する。
ここで、Ｃａを添加するときの温度が６００℃未満の場合、Ｍｇ合金が凝固し始める。一方、８００℃を超える場合、加熱温度が高過ぎて、Ａｌ２Ｃａ相の形成に使用されるＣａが、ＣａＭｇＳｉ相の形成に使用され、Ａｌ２Ｃａ相が形成されにくくなる。
従って、Ｃａを添加するときの温度の下限を６５０℃、上限を７５０℃とすることが好ましい。
In addition, in the solidification process of the Mg alloy raw material to which Ca and Si are added, after the CaMgSi phase is crystallized, the Mg alloy raw material is heated within a temperature range of 600 to 800 ° C. By adding Ca to the Mg alloy raw material and mixing with stirring, the Mg alloy raw material to which Ca is added is cooled to room temperature and solidified to crystallize the Al 2 Ca phase at the αMg phase grain boundary. You may let them. The amount of Ca added here takes into account the amount of Ca used for forming the CaMgSi phase described above so that the amount of Ca in the finally obtained Mg alloy is in the range of 0.5 to 5% by mass. And adjust.
Here, when the temperature at which Ca is added is less than 600 ° C., the Mg alloy starts to solidify. On the other hand, if it exceeds 800 ° C., the heating temperature is too high, Ca used in the formation of Al 2 Ca phase is used to form the CaMgSi phase, Al 2 Ca phase is less likely to be formed.
Therefore, it is preferable that the lower limit of the temperature when adding Ca is 650 ° C. and the upper limit is 750 ° C.
更に、αＭｇ相の粒界にＡｌ２Ｃａ相を晶出させる代わりに、αＭｇ相中にＭｇ２Ｓｉ相を晶出させることもできる。例えば、ＣａＭｇＳｉ相を晶出させた後に、このＭｇ合金原料を加熱しながら、ＣａＭｇＳｉ相以外が溶融状態のＭｇ合金原料にＳｉを添加し、撹拌しながら混合して、Ｓｉが添加されたＭｇ合金原料を、常温まで冷却して凝固させることで、αＭｇ相中にＭｇ２Ｓｉ相を晶出させる。なお、Ｍｇ２Ｓｉ相は、Ａｌ２Ｃａ相と共に晶出させてもよい。ここでのＳｉ添加量は、最終的に得られるＭｇ合金中のＳｉ量が、０．５〜５質量％の範囲内となるように、前記したＣａＭｇＳｉ相の形成に使用するＳｉ添加量を考慮して調整する。 Furthermore, instead of crystallizing the Al 2 Ca phase at the grain boundaries of the αMg phase, the Mg 2 Si phase can be crystallized in the αMg phase. For example, after crystallizing the CaMgSi phase, while heating the Mg alloy raw material, Si is added to the Mg alloy raw material other than the CaMgSi phase in a molten state, and mixed with stirring, and then the Mg alloy to which Si is added The raw material is cooled to room temperature and solidified to crystallize the Mg 2 Si phase in the αMg phase. Note that the Mg 2 Si phase may be crystallized together with the Al 2 Ca phase. The amount of Si added here takes into account the amount of Si added to form the above-mentioned CaMgSi phase so that the amount of Si in the finally obtained Mg alloy is in the range of 0.5 to 5% by mass. And adjust.
以上の方法により、高温環境下（２００℃以上）で使用可能な耐熱性を備えるＭｇ合金１０を製造できる。
なお、このＭｇ合金１０の使用にあっては、組織構成が変化しない温度まで昇温して溶解させ、目的とする形状にするための型に鋳込んで凝固させる、いわゆる鋳造方法を利用できる。しかし、上記した形状の型を使用することなく、例えば、ブロック状等（形状はこれに限定されない）に鋳造したものに対し、更に、鍛造、押出し、又は圧延等の処理を施して、Ｍｇ合金１０を利用することもできる。更には、機械加工してもよい。
これにより、得られた製品も、高温環境下で使用可能な耐熱性を備えることができる。
By the above method, the
In using the
Thereby, the obtained product can also be provided with heat resistance that can be used in a high temperature environment.
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の耐熱性及び難燃性を有するマグネシウム合金及びその製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、マグネシウム合金を、自動車の他の材料や、航空機、鉄道車両等の輸送機器、機械部品やロボット部品等にも使用可能である。
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the configuration described in the above embodiment, and the matters described in the scope of claims. Other embodiments and modifications conceivable within the scope are also included. For example, a case where a magnesium alloy having heat resistance and flame retardancy according to the present invention and a manufacturing method thereof are combined by combining some or all of the above-described embodiments and modifications are also included in the scope of the present invention. .
Moreover, in the said embodiment, magnesium alloy can be used also for other materials of a motor vehicle, transport equipment, such as an aircraft and a rail vehicle, a machine part, a robot part, etc.
１０：マグネシウム合金、１１：αＭｇ相、１２：ＣａＭｇＳｉ相 10: Magnesium alloy, 11: αMg phase, 12: CaMgSi phase
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