JP6760584B2 - マグネシウム合金の押し出し加工部材 - Google Patents

Description

本発明は、マグネシウムを主成分とするマグネシウム合金を押し出し加工した、マグネシウム合金の押し出し加工部材に関する。

電気製品、自動車や航空機などの輸送機器、精密機器、製造機械など、様々な機器において筐体や構造材などを構成するために種々の金属素材が用いられる。このような様々な機器の筐体などは、鉄やアルミなどの単一金属素材で形成されるだけでなく、様々な合金素材が用いられることが多くなってきている。

例えば、電気製品や輸送機器などにおいては、軽量化を目的として合金素材が用いられることがある。精密機器や製造機械などにおいては、耐久性や強度の向上を目的として合金素材が用いられることがある。このように、従来の単一金属素材が使用されていた機器やその機器の構成部分においても、種々の合金素材が用いられるようになってきている。特に、電気製品の分野では使い勝手の良さが求められることから、輸送機器の分野では低燃費が求められることから、軽量でありながら耐久性や強度に優れた合金素材が、これらの機器の様々な部位に使用されるようになっている。

特に、低燃費や低公害を目的として、輸送機器の軽量化が求められている。輸送機器は、多くの金属製の部品を備えており、これら多くの各種部品のそれぞれが、軽量の金属や合金で製造されることが、輸送機器の軽量化の基本となる。

このような状況で、材料として実用可能な金属においては、最も低密度のマグネシウムが注目されている。マグネシウムの室温における密度は、１．７ｇ／ｃｍ^３であり、この密度は鉄の密度の約１／４であり、アルミニウムの密度の約２／３である。また、マグネシウムは、比強度、比剛性、切削性、耐くぼみ性、振動吸収等の性質が優れていることも知られている。

これらの特性により、マグネシウムは、これまでノートパソコンや携帯端末の筐体などの小型の電子機器に用いられてきた。更なる展開として、上述のように、大型製品である輸送機器の各種部品に使用されることが望まれている。

特に、車両、電車、船舶、航空機などの様々な輸送機器においては、高燃費や操作性を実現するために、軽量化が必要条件となっている。部品点数の削減や、構造材の構造の見直しなどによって軽量化を進めているが、これらの対応では限界がある。求められる軽量化を実現するためには、部品や構造材などに用いられる金属材料そのものを軽量化する必要がある。この中で、金属材料として、上述のようにマグネシウム金属が着目されている。

しかしながら、マグネシウムは低温で発火しやすく、高温環境下での強度特性が低い（難燃性が低い）という問題を有している。輸送機器のように熱を発生させやすい機器にマグネシウム金属を適用する場合には、この難燃性が低いことによる問題が、顕著に表れる。

例えば、多くの輸送機器は、エンジン機構によって駆動されることが多い。輸送機器に用いられる各種部品は、このエンジン機構からの熱や駆動による熱を受けやすく、高温環境となりやすい。小型の電子機器と異なり、輸送機器の各部位には、この耐熱性の問題で、マグネシウム金属が適用されにくい状態であった。

このようなマグネシウム金属の難燃性に対応するために、マグネシウムにカルシウムを添加したマグネシウム合金が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１０９９６３号公報

特許文献１は、カルシウム０．１〜１５重量％を含む難燃性マグネシウム合金を塑性加工処理するか、又はカルシウム０．１〜１５重量％を含む難燃性マグネシウム合金の既存含有量に加えて、融解時にアルミニウム又は亜鉛をさらに添加し、冷却後塑性加工処理することにより高強度難燃性マグネシウム合金を製造するマグネシウム合金を開示する。

マグネシウム合金の難燃性を向上させるために、特許文献１は、マグネシウムにカルシウムを含有させることを目的としている。特許文献１によれば、マグネシウムにカルシウムを含有させるマグネシウム合金は、発火温度が上昇して難燃性が高まる。

しかしながら、特許文献１のマグネシウム合金は、難燃性を高めているものの、強度が不足する問題を有している。

特許文献１のマグネシウム合金は、マグネシウムにカルシウムとアルミニウムを添加している。この添加によって、製造されるマグネシウム合金には、ＡｌおよびＣａを主成分とする金属間化合物（晶出相、代表組成：Ａｌ_２Ｃａ）が形成される。この金属間化合物は、その大きさが大きくかつ脆い。このために、マグネシウム合金に強い荷重が付与されると、この金属間化合物を起点として破壊が生じてしまう問題がある。この結果、特許文献１のマグネシウム合金は、強度が不十分であるとの問題を有している。

また、強い荷重が付与されることで金属間化合物を起点として破壊が生じるということは、例えば押し出しや圧延などの塑性加工を行う際に、破損してしまう可能性が高い。このため、塑性加工に必要となる延性も不十分である問題を有している。

すなわち、特許文献１のマグネシウム合金は、強度および延性の両方で不十分であって、強度と延性のバランスを十分に有していないとの問題を有している。

上述したように、近年では、輸送機器の軽量化のためにマグネシウム合金が金属材料として使用されることが求められている。難燃性との問題を解決できても、強度および延性（加工性）が不十分であることで、車両のフレームやボディーといった構造部材に使用することができない問題がある。船舶のフレームや航空機の主構造などの構造部材にも、使用できない問題がある。

また、延性が不足することで加工性が不十分となり、複雑な形状を必要とする構造部材には、やはり適用が困難である問題がある。機器の様々な部位に使用するには、押し出しや圧延などの様々な塑性加工を行う必要があるが、延性が不十分であることで、この必要となる塑性加工が行えないからである。

このように、従来技術のマグネシウム合金は、強度および延性が不十分であることで、輸送機器などの構造部材などへの適用が困難である問題を有していた。

本発明は、難燃性を実現しつつ、強度および延性をバランスよく実現できる、マグネシウム合金の塑性加工部材を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明のマグネシウム合金の押し出し加工部材は、全体に対して、８．０質量％〜１１．０質量％のＡｌと、
全体に対して、０．０質量％〜３．０質量％のＺｎと、
全体に対して、０．５質量％〜２．５質量％のＣａと、
全体に対して、０．０質量％〜０．６質量％のＭｎと、
残部のマグネシウムおよび不可避不純物とからなり、
Ａｌ _２ Ｃａ相により構成される金属間化合物のビッカース硬度の平均値が、３５０〜６００である。

本発明のマグネシウム合金の塑性加工部材は、難燃性を実現しつつ、高い強度および延性を実現できる。この強度および延性は、輸送機器の構造部材などに使用されているアルミニウム合金に置き換え可能なレベルである。

また、強度および延性のバランスがよく、いずれかのみではないメリットを有している。

これらが相まって、本発明のマグネシウム合金の塑性加工部材は、輸送機器を始めとした様々な機器において、高い荷重に対する耐久性が必要とされる構造部材などの部位に、適用が可能である。結果として、機器の軽量化を実現できる。

本発明の実施の形態２におけるマグネシウム合金塑性加工部材の製造工程を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２における素材を溶融させる溶融工程を示す模式図である。 本発明の実施の形態２における溶体化処理を説明する模式図である。 本発明の実施の形態２における押し出し加工を示す模式図である。 本発明の実施の形態４における溶体化処理の温度の違いについての実験結果を示す表である。 本発明の実施の形態４における実施例と比較例のＳＥＭ写真（断面組織写真）である。 金属間化合物（晶出物、代表組成：Ａｌ_２Ｃａ相）のビッカース硬度を測定した際の写真を示す。

本発明の第１の発明に係るマグネシウム合金の塑性加工部材は、全体に対して、８．０質量％〜１１．０質量％のＡｌと、
全体に対して、０．０質量％〜３．０質量％のＺｎと、
全体に対して、０．５質量％〜２．５質量％のＣａと、
全体に対して、０．０質量％〜０．６質量％のＭｎと、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物とからなり、
ＡｌおよびＣａを主成分とする金属間化合物のビッカース硬度の平均値が、３５０〜６００である。

この構成により、強度および延性のバランスの良いマグネシウム合金の塑性加工部材を実現できる。

本発明の第２の発明に係るマグネシウム合金の塑性加工部材では、第１の発明に加えて、Ｍｇ及びＡｌを主成分とする金属間化合物（代表組成：Ｍｇ_１７Ａｌ_１２相）がマグネシウム母相内に析出している。

この構成により、マグネシウム合金の塑性加工部材の強度を高めることができる。

本発明の第３の発明に係るマグネシウム合金の塑性加工部材では、第１または第２の発明に加えて、走査型電子顕微鏡によって撮影されたマグネシウム合金の塑性加工部材の断面組織写真において、粒径が１μｍ以下である金属間化合物の面積率が、２％以上である。

この構成により、微細な金属間化合物（析出相）の面積率が高く、マグネシウム合金の塑性加工部材の延性を劣化させずに強度を高めることができる。

本発明の第４の発明に係るマグネシウム合金の塑性加工部材では、第１から第３のいずれかの発明に加えて、マグネシウム合金の塑性加工部材のマグネシウム母相再結晶粒の平均粒径が５μｍ未満である。

この構成により、マグネシウム母相の粒径が小さいことで、マグネシウム合金の塑性加工部材の強度と延性が高まる。

本発明の第５の発明に係るマグネシウム合金の塑性加工部材では、第１から第４のいずれかの発明に加えて、室温引張り試験において３４０ＭＰａ以上の引張強度および８％以上の破断伸びを有する。

この構成により、従来はアルミニウム合金が使用されていた分野でも、マグネシウム合金の塑性加工部材を使用することができる。結果として、様々な部品や構造部材の軽量化などを実現できる。

本発明の第６の発明に係るマグネシウム合金の塑性加工部材では、第１から第５のいずれかの発明に加えて、塑性加工前のマグネシウム合金が所定温度の加熱による溶体化処理を受けた。

この構成により、マグネシウム合金の塑性加工部材の金属間化合物（晶出相、主にＡｌ_２Ｃａ）の硬さを求めるレベルに制御できる。

本発明の第７の発明に係るマグネシウム合金の塑性加工部材では、第６の発明に加えて、所定温度は、４５０℃〜５２５℃である。

この構成により、マグネシウム合金の塑性加工部材の金属間化合物（晶出相、主にＡｌ_２Ｃａ）の硬さ求めるレベルに制御できる。

本発明の第８の発明に係るマグネシウム合金の塑性加工部材では、第１から第５のいずれかの発明に加えて、所定の塑性加工を経て製造されたマグネシウム合金の塑性加工部材であって、塑性加工が、押し出し加工、圧延加工、鍛造加工および引き抜き加工のいずれかである。

この構成により、強度と延性のバランスのとれたマグネシウム合金の塑性加工部材を実現できる。

本発明の第９の発明に係るマグネシウム合金の塑性加工部材では、第８の発明に加えて、押し出し加工前のマグネシウム合金および押し出し加工用金型が、２５０℃〜３００℃に加熱されてから、押し出し加工が行われる。

この構成により、金属間化合物（析出相、代表組成：Ｍｇ_１７Ａｌ_１２相）の粒径や面積率を目的レベルに制御できるとともに、結晶粒径を制御することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（発明者の解析）
従来技術で説明したように、マグネシウムにカルシウムやアルミニウムを混合したマグネシウム合金は、難燃性を発揮できるようになる。例えば、アルミニウムとカルシウムを添加元素に含む難燃性のマグネシウム合金であるＡＭＸ６０２やＡＺＸ６１２などは、難燃性を有する。

しかしながら、このような難燃性を有するこれらのマグネシウム合金は、強度が不十分であり、このマグネシウム合金を塑性加工して得られる加工部材も強度が不十分である。強度が不足することで、様々な機器の部品や構造材など、強度や耐久性が要求される分野への適用が困難である。

発明者は、この従来技術の難燃性マグネシウム合金とその塑性加工部材の強度が不足する原因を、次のように解析した。

マグネシウムに元素を加えて得られるマグネシウム合金は、各元素が反応して生じる金属間化合物（晶出相や析出相）を含む。この金属間化合物は、主成分であるマグネシウムの母相を密に結合する。

しかしながら、従来技術の難燃性マグネシウム合金は、凝固中に形成される金属間化合物（主に晶出相、代表組成：Ａｌ_２Ｃａ相）の硬度（ビッカース硬度）が低すぎる問題がある。金属間化合物の硬度が低すぎるか高すぎると、脆くなってしまい、マグネシウム合金が、この金属間化合物を起点として破壊されてしまう。すなわち、硬度が低すぎるか高すぎるかする金属間化合物が、破壊起点となって、マグネシウム合金の強度が弱い。

すなわち、難燃性のマグネシウム合金の強度が弱くなるのは、金属間化合物（主に晶出相）の硬度が低すぎるか高すぎることによることを解析した。

更に、金属間化合物（主に晶出相）の硬度が低すぎたり高すぎたりするのは、次のようなことに起因すると、発明者は解析した。

（１）難燃性の高いマグネシウム合金の組成成分
（２）金属間化合物の粒径。特に、粒径の小さな金属間化合物が、全体の中で少ないこと
（３）母相の粒径

発明者は、これらの解析に基づき、金属間化合物（主に晶出相、代表組成：Ａｌ_２Ｃａ相）の硬度を調整して、難燃性を維持しながら機器の部品や構造部材に使用可能なレベルの強度を有するマグネシウム合金の組成加工部材を実現した。

（実施の形態１）

（全体概要）
実施の形態１におけるマグネシウム合金の塑性加工部材は、
全体に対して、８．０質量％〜１１．０質量％のＡｌと、
全体に対して、０．０質量％〜３．０質量％のＺｎと、
全体に対して、０．５質量％〜２．５質量％のＣａと、
全体に対して、０．０質量％〜０．６質量％のＭｎと、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物とからなり、
ＡｌおよびＣａを主成分とする金属間化合物（代表組成：Ａｌ_２Ｃａ）のビッカース硬度の平均値が、３５０〜６００である。

ここで、塑性加工部材とは、必要な素材が溶融・撹拌などで得られたインゴットなどに、何らかの塑性加工が施されて得られる加工部材である。

マグネシウム合金の塑性加工部材は、上述の通り、全体に対して、８．０質量％〜１１．０質量％のＡｌと、全体に対して、０．０質量％〜３．０質量％のＺｎと、全体に対して、０．５質量％〜２．５質量％のＣａと、全体に対して、０．０質量％〜０．６質量％のＭｎと、残部のマグネシウムおよび不可避混合物とからなる。主成分としてのマグネシウムに、アルミニウム（Ａｌ）、亜鉛（Ｚｎ）、カルシウム（Ｃａ）、マンガン（Ｍｎ）を含有する。不可避混合物は、マグネシウム合金もしくはマグネシウム合金の塑性加工部材の製造工程で、不可避に混合されてしまう成分である。

実施の形態１のマグネシウム合金の塑性加工部材は（以下、「マグネシウム合金塑性加工部材１」と略す）は、カルシウムを含有していることで、難燃性を有している。これに加えて、上述のような成分比率のアルミニウム、マンガンを含有することで、強度の向上も実現している。

これらの成分比率の成分を有するマグネシウム合金塑性加工部材１は、アルミニウムとカルシウムを主成分とする金属間化合物（晶出相）を含有する。一例として、Ａｌ_２Ｃａの晶出相を生じさせて含有する。このＡｌ_２Ｃａの金属間化合物は、ビッカース硬度が、３５０〜６００（平均値）である。Ａｌ_２Ｃａの金属間化合物のビッカース硬度が３５０〜６００（平均値）であることで、その硬度が低すぎることがなくなるもなく高すぎることもない。

金属間化合物（晶出相、代表組成：Ａｌ_２Ｃａ相）は、マグネシウム合金の塑性加工部材の主成分であるマグネシウムの母相内部に分布して母相を結合する。金属間化合物（晶出相）の硬度が低すぎると、全体での強度が弱くなり、マグネシウム合金の強度が低下する。

マグネシウム合金塑性加工部材１は、Ａｌ_２Ｃａの金属間化合物（晶出相）のビッカース硬度が、３５０〜６００（平均値）であることで、硬度が低すぎて強度を下げるたり、硬度が高すぎて脆くなりすぎたりすることを防止できる。結果として、金属間化合物の弱さや脆さに起因すると解析した問題を解決でき、マグネシウム合金塑性加工部材１は、難燃性に加えて、高い強度を実現できる。

この難燃性と高い強度の両立により、マグネシウム合金塑性加工部材１は、電子機器や輸送機器などの様々な機器での、部品や構造部材に適用することが可能となる。

また、金属間化合物（析出物）として、マグネシウムおよびアルミニウムを主成分とする金属間化合物（代表組成としてＭｇ_１７Ａｌ_１２相）が、塑性加工中に動的析出によってマグネシウム母相に微細に析出する。このＭｇ_１７Ａｌ_１２相の金属間化合物が微細な状態で一定以上の密度で母相に析出していることで、マグネシウム合金塑性加工部材１の延性を劣化させずに強度を高める。このＭｇ_１７Ａｌ_１２相の金属間化合物のビッカース硬度も、３５０〜６００（平均値）であるからである。

（金属間化合物の面積比率）
具体的には、走査型電子顕微鏡によって撮影されたマグネシウム合金塑性加工部材１の断面組織写真において、粒径が１μｍ以下である金属間化合物（析出相、代表組成Ｍｇ_１７Ａｌ_１２相）の面積率が、２％以上であることが、好適である。

粒径が１μｍ以下との非常に微細である金属間化合物（析出相、代表組成Ｍｇ_１７Ａｌ_１２相）が、マグネシウム合金塑性加工部材１の全体において、一定上の割合を有していることは、母相内の転位の移動を抑制し、強度を向上させることができる。特に、金属間化合物（析出相、代表組成：Ｍｇ_１７Ａｌ_１２相）の粒径が小さいことは、破壊の起点になりにくく延性の劣化を抑制できる。更には、粒径が小さい１μｍ以下の金属間化合物（析出相）の面積率（マグネシウム合金塑性加工部材１の断面組織写真全体の面積に対して、１μｍ以下の粒径の金属間化合物（析出相）の割合）が、２％以上であることで、強度を効率的に向上させる。

また、金属間化合物（析出相、代表組成：Ｍｇ_１７Ａｌ_１２相）の粒径が微細であることおよび微細である粒径１μｍ以下の金属間化合物の面積率が２％以上であることで、金属間化合物によるマグネシウム合金塑性加工部材の結合力を高めることができる。結合力が高いことで、金属間化合物のみならず、全体の強度（外部圧力や外部衝撃に対する強度）が高くなる。析出相の平均粒径が１μｍ以下となると、析出相周辺に転位が蓄積しづらくなり（応力集中が起きづらくなり）、析出相の硬度が低かったとしても（ビッカース硬度３５０以下だったとしても）、破壊の起点とならないためである。

粒径の微細な１μｍ以下の金属間化合物（析出相）が、母相を始めとしたマグネシウム合金塑性加工部材１の断面中に、２％以上の面積で含まれていることで、微細な金属間化合物が、全体の強化剤の役割を果たす。加えて、この強化剤の役割を果たす面積率の高い金属間化合物の粒径が微細であることで、金属間化合物（析出相）周辺での応力集中が起きづらくなる。その結果、優れた強度と延性のバランスが発現する。

さらに、金属化合物（晶出相）が一定以上の硬度（ビッカース硬さ３５０〜６００）を有することで、仮に金属間化合物（晶出相）の粒径が粗大（１μｍ）以上であったとしても破壊の起点になりにくくなる。晶出相の役割に加えて、析出物の役割が重畳することで、マグネシウム合金塑性加工部材１の強度を効率的に向上させることができる。

（母相再結晶粒の粒径）
マグネシウム合金塑性加工部材１は、マグネシウムを主成分とする母相を含む。この母相は、塑性加工を加えた際に生じる再結晶粒を含んでおり、マグネシウム合金塑性加工部材１は、母相再結晶粒を含んでいることになる。

ここで、実施の形態１で説明するマグネシウム合金塑性加工部材１の母相再結晶粒の平均粒径は、５μｍ未満である。母相再結晶粒の平均粒径が５μｍ未満であることで、母相を構成する再結晶粒が微細であり（大きすぎなく）、母相が衝撃や応力に対して高い強度を示すことができる。特に、母相を構成する再結晶粒が、５μｍ未満と微細であることで、これを含むマグネシウム合金塑性加工部材１は、引っ張られる際の引張強度を強くできる。

また、同様に母相を構成する再結晶粒が微細であることで、マグネシウム合金塑性加工部材１は、高い破断伸びを有するようになる。

母相再結晶粒の平均粒径が５μｍ未満と微細となるのは、マグネシウム合金塑性加工部材が、
全体に対して、８．０質量％〜１１．０質量％のＡｌと、
全体に対して、０．０質量％〜３．０質量％のＺｎと、
全体に対して、０．５質量％〜２．５質量％のＣａと、
全体に対して、０．０質量％〜０．６質量％のＭｎと、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物とからなることが、その一つの前提である。これは、Ａｌ_２Ｃａを主成分とする金属間化合物（晶出相）のビッカース硬度が３５０〜６００（平均値）となることについても同様である。

マグネシウム合金塑性加工部材１は、母相と金属間化合物（晶出相及び析出相）を含む。母相を構成する母相再結晶粒の平均粒径が、このように５μｍ未満であり、金属間化合物（晶出相）のビッカース硬度が３５０〜６００であり、粒径が１μｍ未満である金属間化合物（析出相）の面積率が、断面全体の２％以上であることと、が相まって、マグネシウム合金塑性加工部材１は、高い引張強度と破断伸びを有することができるようになる。

引張強度が高いことで、マグネシウム合金塑性加工部材１は、荷重や応力の掛かりやすい部位に使用される構造部材や部品などにも好適に利用できる。また、高い破断伸びを有することで、マグネシウム合金塑性加工部材１は、種々の形状に加工することができる。これらの結果、マグネシウム合金塑性加工部材１は、加工のしやすさと強度の確保とが両立され、従来では使用が難しいと考えられていた輸送機器の構造部材などにも使用可能となる。

この輸送機器の構造部材などは、従来は加工のしやすさと強度の点から、鉄、アルミニウムなどが使用されていた。これに対して、マグネシウムを主成分とするマグネシウム合金塑性加工部材１は、鉄やアルミニウムよりも軽量であるメリットがある。また、既述した通り、組成によりマグネシウム合金塑性加工部材１は、難燃性を確保している。

この難燃性も相まって、使用の際に熱が加わる部位においても、構造部材や部品として、マグネシウム合金塑性加工部材１を使用することができる。

（引き張り強度と破断伸び）
一例として、本発明のマグネシウム合金塑性加工部材１は、室温引張り試験において３４０ＭＰａ以上の引張強度を有する。更には、８％以上の破断伸びを有する

３４０ＭＰａ以上の引張り強度を有することで、現在においては、鉄やアルミニウムなど（これらの合金を含む）が使用されている部品や構造部材と同等の強度を実現できるからである。特に、輸送機器の構造部材においては、輸送機器が移動する特性上、変形圧力や応力が強く加わる。あるいは衝撃も加わる。この場合には、構造部材には、引張り応力や圧縮応力が加わることになる。すなわち、引張り圧力が一定値以上を有することは、これらの構造部材や部品に使用される場合に必要である。室温引張り試験において３４０ＭＰａ以上の引き張り強度を有することで、現在使用されている鉄やアルミニウムを、マグネシウム合金塑性加工部材に置き換えることが可能となる。

また、このような引張り応力が加わったり、圧縮応力が加わったりすることで、構造部材に破断が生じうる可能性がある。破断は、破損に繋がるので、破断に繋がる応力に対する柔軟性が高いことが好適である。加えて、様々な構造、形状の構造部材や部品に加工するには、様々な加工を受けることが必要である。この加工における柔軟性も必要である。これらの応力や加工に対する柔軟性を示す基準の一つが破断伸びであり、８％以上の破断伸びを有することで、一般的な構造部材や部品に適用する際に十分である。特に現在の鉄やアルミニウムが使用されている構造部材や部品は、この程度の破断伸びを有する。このため８％以上の破断伸びを有することで、従来は、鉄やアルミニウム（合金を含む）が使用されていた構造部材や部品に、本発明のマグネシウム合金塑性部材１を使用できるようになる。

一方、強度は鉄やアルミニウム程（引張強度３４０ＭＰａ以上）必要ないが、高い伸びが必要とする構造部材も存在する。例えば、自動車のボディーの内板や外板等は高い強度は必要ないが、プレス成形により複雑な形状を付与する必要があるため、高い延性が必要とされている。

これらの部品にマグネシウム合金を適用するために必要となる指標が破断伸びとなり、１７％以上の破断伸びを有することで、従来は軟質鋼板が使用されてきた構造部材や部品（自動車の内板や外板等）にも、本発明のマグネシウム合金塑性部材１を使用できるようになる。

このように、室温引張り試験において３４０ＭＰａ以上の引張り強度を有し、８％以上の破断伸びを有することで、マグネシウム合金塑性加工部材１は、高熱や高圧力（衝撃なども含む）の付与がありうる機器の構造部材や部品にも好適に使用できる。また、引張り試験において３１０ＭＰａ以上の引張り強度を有し、１７％以上の破断伸びを有することで、マグネシウム合金塑性加工部材１は、高熱や複雑形状の付与がありうる器機の構造部材や部品にも好適に適用できる。従来の鉄やアルミニウムに置き換えが可能であることで、軽量化やこれに伴う低コスト化も実現できる。

以上のように、実施の形態１におけるマグネシウム合金塑性加工部材は、従来は鉄やアルミニウムが使用されていた分野の構造部材や部品に好適に使用できる。

（実施の形態２）

次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２では、実施の形態１で説明したマグネシウム合金塑性加工部材１の製造方法について説明する。

図１は、本発明の実施の形態２におけるマグネシウム合金塑性加工部材の製造工程を示すフローチャートである。実施の形態１で説明されたマグネシウム合金塑性加工部材１は、図１のフローチャートを基本的な製造工程として製造される。

まず、ステップＳＴ１にて、マグネシウム合金２に必要となる素材が混合されて溶融される溶融工程が実施される。ここで、図２のように、溶融容器１００に、必要となる次の素材が投入される。

全体に対して、８．０質量％〜１１．０質量％のＡｌ、
全体に対して、０．０質量％〜３．０質量％のＺｎ、
全体に対して、０．５質量％〜２．５質量％のＣａ、
全体に対して、０．０質量％〜０．６質量％のＭｎ、
残部のマグネシウム。

図２は、本発明の実施の形態２における素材を溶融させる溶融工程を示す模式図である。溶融容器１００に、上述の組成比率となる各素材が投入される。これらが溶融する温度で溶融容器１００が加熱されることで、溶融する。溶融容器１００の中で、これらの素材は溶融されて撹拌される。この撹拌によって、均一に混合して溶融合金が製造される。

次に、ステップＳＴ２にて、溶融容器１００で製造された溶融合金が冷却固化される。冷却固化によって、上記の組成と組成比率を有するマグネシウム合金２が製造される。この段階でのマグネシウム合金２は、インゴットやその他の形態を有している。

次に、ステップＳＴ３にて、マグネシウム合金２に所定の塑性加工が行われる。すなわち、塑性加工工程が実施される。塑性加工工程における塑性加工によって、インゴットなどの形態を有していたマグネシウム合金２は、実施の形態１で説明したマグネシウム合金塑性加工部材１が得られる。

このようにステップＳＴ１〜ＳＴ３を基本的な製造工程として、マグネシウム合金塑性加工部材１が製造される。この製造工程で得られたマグネシウム合金塑性加工部材１は、実施の形態１で説明した通り、次のような特性を有する。

（組成比率）
組成比率は、次の通りである。
全体に対して、８．０質量％〜１１．０質量％のＡｌ、
全体に対して、０．０質量％〜３．０質量％のＺｎ、
全体に対して、０．５質量％〜２．５質量％のＣａ、
全体に対して、０．０質量％〜０．６質量％のＭｎ、
残部のマグネシウムと不可避混合物。

（金属間化合物の硬度）
金属間化合物（晶出物、代表組成：Ａｌ_２Ｃａ）のビッカース硬度が、３５０〜６００（平均値）である。このような硬度を有することで、金属間化合物が脆すぎたり、衝撃に対してセンシティブになりすぎたりしないようになる。結果として、マグネシウム合金塑性加工部材１においては、金属間化合物（晶出物）を基点として生じうる破壊や破損が生じにくい。

（微細な金属間化合物の面積率）
走査型電子顕微鏡によって撮影されたマグネシウム合金塑性加工部材１の断面組織写真において、粒径が１μｍ以下である金属間化合物（析出物、代表組成：Ｍｇ_１７Ａｌ_１２相）の面積率が、断面組織全体に対して２％以上である。微細である粒径１μｍ以下の金属間化合物（析出物）が、母相を含んだ断面組織全体で、２％以上の面積率を有することで、母相の延性を劣化させずに強度が高まる。微細であることで、析出物の硬度が低かったとしても、析出物周辺での応力集中が起こりづらくなり、脆さや衝撃に対する弱さが低減するからである。

また、微細な粒径の金属間化合物（析出物）の面積率が２％以上であることで、析出物を含有するマグネシウム合金塑性加工部材１の強度を高め、引張強度を高める効果を奏する。

（母相再結晶粒の平均粒径）
マグネシウム合金塑性加工部材１の母相再結晶粒の平均粒径は、５μｍ未満である。母相再結晶粒の平均粒径が、５μｍ未満と微細であることで、母相そのものの強度と延性がバランスよく高まる。

他の特性との結果と合わせて、図１の製造工程で製造されたマグネシウム合金塑性加工部材１は、高い強度と延性を実現できる。

（強度と延性）
図１の製造工程で製造されたマグネシウム合金塑性加工部材１は、室温引張り試験において３４０ＭＰａ以上の引張強度を有する。更には、８％以上の破断伸びを有する。このような引張強度と破断伸びを有することで、加工の容易性、圧力や衝撃に対する強度、延性を発揮できる。

次に、製造工程において、追加的な工程について説明する。

（溶体化処理）
図３は、本発明の実施の形態２における溶体化処理を説明する模式図である。ステップＳＴ４における溶体化処理は、図１のステップＳＴ２とステップＳＴ３との間において実施される。

ステップＳＴ２の冷却工程によって、マグネシウム合金２が製造される。図３では、溶融容器１００で溶融されて冷却されたマグネシウム合金２が示されている。溶融工程、冷却工程を経て製造されるマグネシウム合金２は、インゴットやビレットなどの形態を有している。

ステップＳＴ４において、このマグネシウム合金２は、溶体化処理を受ける。溶体化処理は、マグネシウム合金に対して加熱を行う。このとき、所定温度の加熱による溶体化処理がなされる。

所定温度としては、４５０℃〜５２５℃であることが好ましい。この所定温度の範囲で加熱される溶体化処理によって、実施の形態１で説明したような、金属間化合物（晶出物、代表組成：Ａｌ_２Ｃａ相）の硬度が実現できるからである。また、上記温度の熱処理を経ることにより、ＡｌやＭｇを主成分とする晶出物（代表組成：Ｍｇ_１７Ａｌ_１２相）を母相に固溶させることができるからである。

溶体化処理によって、金属間化合物（晶出物、代表組成：Ｍｇ_１７Ａｌ_１２相）が母相に固溶する。特に、４５０℃〜５２５℃の加熱温度で溶体化処理されることで、このような作用が確実に実現され、後の塑性加工において微細な析出相として生成しやすくなる。また、４５０℃〜５２５℃の加熱温度で溶体化処理されることで、金属間化合物（晶出物、代表組成：Ａｌ_２Ｃａ相）内部の欠陥が拡散により効果的に消滅し、硬度が増加する。

また、溶体化処理における所定温度は、４５０℃〜５２５℃が好適であるが、より絞り込んだ４９０℃〜５２０℃であることも更に好適である。この絞り込んだ所定温度での溶体化処理が行われることで、金属間化合物（晶出物、代表組成：Ｍｇ_１７Ａｌ_１２相）の固溶、および金属間化合物（晶出物、代表組成：Ａｌ_２Ｃａ相）の硬度増加などが、更によりよい方向に進むからである。

更には、所定温度を５１０℃とした溶体化処理が行われることは、更に好適である。

（塑性加工）
ステップＳＴ３にて、マグネシウム合金２には、塑性加工工程が施される。この塑性加工工程での塑性加工によって、マグネシウム合金塑性加工部材１が得られる。

塑性加工としては、押し出し加工、圧延加工、鍛造加工および引き抜き加工のいずれかが適用される。マグネシウム合金２を一定の形態に加工するには、これらのいずれかの加工が適当であるからである。また、一定の形態に加工された後で、最終的な成型等の加工がされて得られる構造部材や部品などの特性に合わせて、押し出し加工、圧延加工、鍛造加工および引き抜き加工のいずれかが適用される。

これらいずれかの（場合によっては組み合わされる）塑性加工によって、マグネシウム合金２は、マグネシウム合金塑性加工部材１に加工される。加工された状態となることで、マグネシウム合金２の際には各種の特性が不十分である場合でも、塑性加工後のマグネシウム合金塑性加工部材１は、実施の形態１で説明した各種特性を実現できる。

すなわち、金属間化合物（晶出物、代表組成：Ａｌ_２Ｃａ相）の硬度、微細な粒径の金属間化合物の面積率（析出物、代表組成：Ｍｇ_１７Ａｌ_１２相）、母相再結晶粒の平均粒径の特性を実現したマグネシウム合金塑性加工部材１が製造できる。結果として、室温引き張り試験において３４０ＭＰａ以上の引張強度を有し、８％以上の破断伸びを有するマグネシウム合金塑性加工部材１が製造される。

（加熱工程）
図４は、本発明の実施の形態２における押し出し加工を示す模式図である。上述の通り、塑性加工については、押し出し加工、圧延加工、鍛造加工、引き抜き加工などがある。このうち、ステップＳＴ４を経て製造されたマグネシウム合金２は、押し出し加工されて押し出し材とされることがある。

図４は、押し出し加工用金型１０に、ビレット形態のマグネシウム合金２１が押し込まれて押し出し加工される状態を示している。押し出し加工用金型１０は、次第に先が細くなる内径を有している。この内径の上部からマグネシウム合金２１が押し付けられる。押しつけに際しては、圧力が付与される。

図４の矢印は、この圧力の付与（加圧）を示している。

加圧されることで、マグネシウム合金２１は、押し出し加工用金型１０の内部空間１１に押し込まれる。内部空間１１に押し込まれる過程で、マグネシウム合金２１は、内部空間１１の形状や内径に合わせた形状に加工される。すなわち、押し出し加工用金型１０によって、マグネシウム合金塑性加工材１が得られる（塑性加工が押し出し加工である）。

このとき、押し出し加工に用いられるマグネシウム合金２１および押し出し加工用金型１０のそれぞれは、押し出し加工の前に、２５０℃〜３００℃に加熱されることが好適である。図４では、マグネシウム合金２１および押し出し加工用金型１０のそれぞれに加熱が施されている状態を示している。加熱は、２５０℃〜３００℃の範囲であることが好適である。

押し出し加工前に、押し出し加工対象のマグネシウム合金２１と押し出し加工用金型１０とが、２５０℃〜３００℃の範囲で加熱されることで、押し出し加工されて製造されるマグネシウム合金塑性加工部材１は、実施の形態１で説明した特性を有することができる。

すなわち、上記加工温度に設定することによって、微細な金属間化合物（析出物、代表組成：Ｍｇ_１７Ａｌ_１２相）の面積率、母相再結晶粒の平均粒径の微細化がより確実に実現できる。この実現によって、製造される押し出し加工されたマグネシウム合金塑性加工部材１は、室温引き張り試験において３４０ＭＰａ以上の引張強度を有し、８％以上の破断伸びを有することが、確実にできる。

以上のような実施の形態２における製造方法によって、従来は鉄やアルミニウムが使用されていた分野の構造部材や部品においても、マグネシウム合金塑性加工部材１を使用することができる。置き換えが可能となる。この置き換えによって、より軽量で低コストの機器を実現することができる。

（実施の形態３）

実施の形態１、２で説明されたマグネシウム合金塑性加工部材１は、様々な用途に使用される。特に、電子機器、工作機械、輸送機器、精密機器など様々な機器の、所定用途の部品や構造部材に使用できる。特に、荷重や負荷に対応する必要があって強度や耐久性が要求される構造部材にも、好適に使用できる。

例えば、自動車などの輸送機器のシャーシやボディー、あるいはフレームなどの構造部材に使用できる。航空機や船舶のシャーシ、ボディー、フレームなどの構造部材に使用できる。

これらの構造部材は、機器の骨格をなすものであるので、強度や耐久性を必要とするが、軽量化されることで、機器全体の軽量化を実現できる。特に、軽量化のステップアップが極めて大きい要素である。

これらのようなシャーシ、ボディー、フレームなどの構造部材に使用できることで、機器の軽量化を実現し、機器の運転コストや運転エネルギーを低減できるようになる。

これらも、難燃性に加えて、実施の形態１、２で説明した通りの特性を有するマグネシウム合金塑性加工部材１であることで使用できる。

（実施の形態４）

次に、実施の形態４について説明する。実施の形態４では、実施の形態１〜３で説明したマグネシウム合金の塑性加工部材について行った実験結果について説明する。

図５は、本発明の実施の形態４における溶体化処理の温度の違いについての実験結果を示す表である。図５の表には、組成比率および溶体化処理での温度の違いによって、比較例１〜５、実施例１〜１１の結果を示している。

比較例１〜５、実施例１〜１１のいずれも、それぞれに対応する組成と組成比率によって製造されたマグネシウム合金であって、塑性加工前に、それぞれに対応する温度で溶体化処理を施したものである。更に、塑性加工が押し出し加工であって、押し出し加工に用いられる押し出し加工用金型を、それぞれに対応する所定温度にして押し出し加工がされたものである。

（各例の製造について）
以下に、それぞれの製造されたものを説明する。

（比較例１）
比較例１のマグネシウム合金の塑性加工部材は、
９．０質量％のＡｌ、
０．７質量％のＺｎ、
２．０質量％のＣａ、
０．２質量％のＭｎ、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物で製造され、
溶体化処理はなされず、
押し出し加工での処理温度が２８０℃、
で製造されたマグネシウム合金の塑性加工部材である。

（比較例２）
比較例２のマグネシウム合金の塑性加工部材は、
１２．０質量％のＡｌ、
０．７質量％のＺｎ、
２．０質量％のＣａ、
０．２質量％のＭｎ、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物で製造され、
溶体化処理での処理温度が４８０℃、
押し出し加工での処理温度が２８０℃、
で製造されたマグネシウム合金の塑性加工部材である。

（比較例３）
比較例３のマグネシウム合金の塑性加工部材は、
６．０質量％のＡｌ、
０．７質量％のＺｎ、
２．０質量％のＣａ、
０．２質量％のＭｎ、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物で製造され、
溶体化処理での処理温度が４２０℃、
押し出し加工での処理温度が３００℃、
で製造されたマグネシウム合金の塑性加工部材である。

（比較例４）
比較例４のマグネシウム合金の塑性加工部材は、
９．０質量％のＡｌ、
０．７質量％のＺｎ、
２．０質量％のＣａ、
０．２質量％のＭｎ、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物で製造され、
溶体化処理での処理温度が４２０℃、
押し出し加工での処理温度が３５０℃、
で製造されたマグネシウム合金の塑性加工部材である。
（比較例５）
比較例５のマグネシウム合金の塑性加工部材は、
６．０質量％のＡｌ、
０．７質量％のＺｎ、
２．０質量％のＣａ、
０．２質量％のＭｎ、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物で製造され、
溶体化処理での処理温度が５１０℃、
押し出し加工での処理温度が２８０℃、
で製造されたマグネシウム合金の塑性加工部材である。

（実施例１）
実施例１のマグネシウム合金の塑性加工部材は、
９．０質量％のＡｌ、
０．７質量％のＺｎ、
２．０質量％のＣａ、
０．２質量％のＭｎ、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物で製造され、
溶体化処理での処理温度が４５０℃、
押し出し加工での処理温度が２８０℃、
で製造されたマグネシウム合金の塑性加工部材である。

（実施例２）
実施例２のマグネシウム合金の塑性加工部材は、
９．０質量％のＡｌ、
０．７質量％のＺｎ、
２．０質量％のＣａ、
０．２質量％のＭｎ、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物で製造され、
溶体化処理での処理温度が４８０℃、
押し出し加工での処理温度が２８０℃、
で製造されたマグネシウム合金の塑性加工部材である。

（実施例３）
実施例３のマグネシウム合金の塑性加工部材は、
９．０質量％のＡｌ、
０．７質量％のＺｎ、
２．０質量％のＣａ、
０．２質量％のＭｎ、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物で製造され、
溶体化処理での処理温度が５１０℃、
押し出し加工での処理温度が２８０℃、
で製造されたマグネシウム合金の塑性加工部材である。

（実施例４）
実施例４のマグネシウム合金の塑性加工部材は、
９．０質量％のＡｌ、
０．７質量％のＺｎ、
２．０質量％のＣａ、
０．２質量％のＭｎ、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物で製造され、
溶体化処理での処理温度が５２５℃、
押し出し加工での処理温度が２８０℃、
で製造されたマグネシウム合金の塑性加工部材である。

（実施例５）
実施例５のマグネシウム合金の塑性加工部材は、
１１．０質量％のＡｌ、
０．７質量％のＺｎ、
２．０質量％のＣａ、
０．２質量％のＭｎ、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物で製造され、
溶体化処理での処理温度が４８０℃、
押し出し加工での処理温度が２８０℃、
で製造されたマグネシウム合金の塑性加工部材である。

（実施例６）
実施例６のマグネシウム合金の塑性加工部材は、
９．０質量％のＡｌ、
０．７質量％のＺｎ、
０．５質量％のＣａ、
０．２質量％のＭｎ、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物で製造され、
溶体化処理での処理温度が４８０℃、
押し出し加工での処理温度が２８０℃、
で製造されたマグネシウム合金の塑性加工部材である。

（実施例７）
実施例７のマグネシウム合金の塑性加工部材は、
９．０質量％のＡｌ、
０．７質量％のＺｎ、
２．５質量％のＣａ、
０．２質量％のＭｎ、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物で製造され、
溶体化処理での処理温度が５１０℃、
押し出し加工での処理温度が２８０℃、
で製造されたマグネシウム合金の塑性加工部材である。

（実施例８）
実施例８のマグネシウム合金の塑性加工部材は、
７．０質量％のＡｌ、
０．７質量％のＺｎ、
２．０質量％のＣａ、
０．２質量％のＭｎ、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物で製造され、
溶体化処理での処理温度が５１０℃、
押し出し加工での処理温度が２８０℃、
で製造されたマグネシウム合金の塑性加工部材である。

（実施例９）
実施例９のマグネシウム合金の塑性加工部材は、
８．０質量％のＡｌ、
０．７質量％のＺｎ、
２．０質量％のＣａ、
０．２質量％のＭｎ、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物で製造され、
溶体化処理での処理温度が５１０℃、
押し出し加工での処理温度が２８０℃、
で製造されたマグネシウム合金の塑性加工部材である。

（実施例１０）
実施例１０のマグネシウム合金の塑性加工部材は、
１０．０質量％のＡｌ、
０．７質量％のＺｎ、
２．０質量％のＣａ、
０．２質量％のＭｎ、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物で製造され、
溶体化処理での処理温度が４９５℃、
押し出し加工での処理温度が２８０℃、
で製造されたマグネシウム合金の塑性加工部材である。

ここで、押し出し加工は、次の通りの条件で行われた。

上述の各例の組成に応じて製造された合金鋳造材を、
１ 溶体化処理なし（比較例１）
２ ４２０℃で４８時間の溶体化処理の後、水冷する（溶体化処理が４２０℃の例）
３ まず４２０℃で４８時間の溶体化処理の後、水冷する。これに次いで、４５０℃〜５２５℃で４８時間の溶体化処理の後、水冷する（溶体化処理が４５０℃〜５２５℃の例）
の、いずれかで（溶体化処理の温度によって１〜３のいずれかが行われる）溶体化処理がなされる。

この溶体化処理を経て得られる合金は、ビレット材であり、ビレットは、直径（３８〜３９）×高さ（３５〜４１）ｍｍである。

押し出し加工に用いられる押し出し用金型は、直径が４０ｍｍである。

押し出し比は、４４（直径４０ｍｍを直径６ｍｍに絞り込む）である。

押し出し時のラム速度は、５ｍｍ／分（素材押し出し速度：２２２ｍｍ／分）である。

押し出し温度は、各例の押し出し加工での処理温度に対応する。

このようにして製造された各例のマグネシウム合金の塑性加工部材のそれぞれについて、次の条件で、Ａｌ_２Ｃａの金属間化合物のビッカース硬度と機械的特性（引張り強度、耐力、破断伸び）を測定した。

（ビッカース硬度の測定条件）
装置：マイクロビッカース硬度試験機（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ ＨＭ−２００）
荷重：０．０００５ｋｇｆ
負荷時間：１０秒
測定点：５〜１０点
測定面：押出し方向に平行な断面

（機械的特性の測定条件）
装置：インストロン万能試験機（ＩＮＳＴＲＯＮ ５５６５Ｑ６６６２）
試験片平行部寸法：直径２．５ｍｍ、長さ１４ｍｍ（ＪＩＳ１４Ａ準拠）
クロスヘッド速度：２ｍｍ／分（初期歪み速度：２．４×１０^−３Ｓ^−１）
ひずみゲージ使用

以上の測定条件に基づいて、比較例１〜５、実施例１〜１１のビッカース硬度と機械的特性は、図５の通りである。

（比較例１）
ビッカース硬度：１８６−２６８（平均：２３６）
引張強度：３７３ＭＰａ
耐力：２８４ＭＰａ
破断伸び：１１％

（比較例２）
ビッカース硬度：３９７−８０１（平均：６１７）
引張強度：３９３ＭＰａ
耐力：２７７ＭＰａ
破断伸び：４％

（比較例３）
ビッカース硬度：２１２−２９５（平均：２５９）
引張強度：３１７ＭＰａ
耐力：２０８ＭＰａ
破断伸び：１４％

（比較例４）
ビッカース硬度：２２８−３１０（平均：２７４）
引張強度：３１６ＭＰａ
耐力：２０８ＭＰａ
破断伸び：１２％
（比較例５）
ビッカース硬度：３４４−４２５（平均：３７９）
引張強度：３１８ＭＰａ
耐力：２１０ＭＰａ
破断伸び：１９％

（実施例１）
ビッカース硬度：３３７−５７２（平均：４１５）
引張強度：３５９ＭＰａ
耐力：２４６ＭＰａ
破断伸び：１５％

（実施例２）
ビッカース硬度：３８６−５８３（平均：４６５）
引張強度：３６６ＭＰａ
耐力：２４１ＭＰａ
破断伸び：１６％

（実施例３）
ビッカース硬度：３７７−５６６（平均：４８３）
引張強度：３６７ＭＰａ
耐力：２６５ＭＰａ
破断伸び：１７％

（実施例４）
ビッカース硬度：３９７−６５８（平均：５１６）
引張強度：３４４ＭＰａ
耐力：２３６ＭＰａ
破断伸び：１９％

（実施例５）
ビッカース硬度：３６１−６８８（平均：５６５）
引張強度：３８６ＭＰａ
耐力：２７７ＭＰａ
破断伸び：８％

（実施例６）
ビッカース硬度：３６０−５７７（平均：４７０）
引張強度：３８４ＭＰａ
耐力：２４０ＭＰａ
破断伸び：１４％

（実施例７）
ビッカース硬度：３９５−６８２（平均：４７５）
引張強度：３５８ＭＰａ
耐力：２４１ＭＰａ
破断伸び：１５％

（実施例８）
ビッカース硬度：５１３−６１２（平均：５７３）
引張強度：３１７ＭＰａ
耐力：２０２ＭＰａ
破断伸び：１７％

（実施例９）
ビッカース硬度：３９５−６０２（平均：５１３）
引張強度：３４２ＭＰａ
耐力：２２１ＭＰａ
破断伸び：１８％

（実施例１０）
ビッカース硬度：４３６−５１６（平均：４８６）
引張強度：３７９ＭＰａ
耐力：２６５ＭＰａ
破断伸び：１４％

以上の実験結果より、マグネシウム合金の組成比率は、実施の形態１で説明した通り、

全体に対して、８．０質量％〜１１．０質量％のＡｌと、
全体に対して、０．０質量％〜３．０質量％のＺｎと、
全体に対して、０．５質量％〜２．５質量％のＣａと、
全体に対して、０．０質量％〜０．６質量％のＭｎと、
残部のマグネシウムおよび不可避混合物であることが適切であると確認された。

また、溶体化処理での処理温度が、４５０℃〜５２５℃であることが好適であることも確認された。更に、押し出し加工における押し出し加工用金型の処理温度が、２５０℃〜３００℃であることが好適であることも確認された。これらの条件を満たすことで、強度と延性との両立が図られる。

このとき、金属間化合物（晶出物、代表組成：Ａｌ_２Ｃａ相）のビッカース硬度が、平均値として、３５０〜６００であること、引張強度が３４０ＭＰａ以上であること、および、破断伸びが８％以上であることが、実施例において確認された。

（ＳＥＭ写真による確認）
また、実施例と比較例との比較において、強度および延性を両立させるマグネシウム合金の組成加工部材が実現される態様を、ＳＥＭ写真からも確認した。

図６は、本発明の実施の形態４における実施例と比較例のＳＥＭ写真（断面組織写真）である。図６（Ａ）は、図５において説明した比較例３のマグネシウム合金の組成加工部材のＳＥＭ写真である。図６（Ｃ）は、図６（Ａ）のＳＥＭ写真で解析されたマグネシウム合金の組成加工部材の断面において、直径１μｍ以下の析出物（代表組成：Ｍｇ_１７Ａｌ_１２相）の金属間化合物の部分を枠で囲った写真である。

図６（Ｂ）は、図５において説明した実施例３のＳＥＭ写真（断面組織写真）である。図６（Ｄ）は、図６（Ｂ）のＳＥＭ写真で解析されたマグネシウム合金の組成加工部材の断面において、直径１μｍ以下の析出物（代表組成：Ｍｇ_１７Ａｌ_１２相）の金属間化合物の部分を枠で囲った写真である。

比較例３と実施例３のそれぞれをＩｍａｇｅ−Ｐｒｏ Ａｎａｌｙｚｅｒ（ｖｅｒ．７）の画像解析ソフトを用いて解析すると、比較例３では、粒径１μｍ以下の析出物（代表組成：Ｍｇ_１７Ａｌ_１２相）の金属間化合物の面積率は、１．９％であり、２％未満である。また、平均粒径は、０．４１μｍである。これに対して、実施例３では、粒径１μｍ以下の析出物（代表組成：Ｍｇ_１７Ａｌ_１２相）の金属間化合物の面積率は、６．６％である。また、平均粒径は、０．２６μｍである。

比較例３のビッカース硬度の平均値は２５９であり、引張強度は３１７ＭＰａであって、強度において十分ではない。これに対して、実施例３のビッカース硬度の平均値は４８３であり、引張強度は３６７ＭＰａである。強度において十分である。

このように、比較例と実施例とで、強度が十分に実現できるか否かにおいて、金属間化合物（析出物、代表組成：Ｍｇ_１７Ａｌ_１２相）の粒径、粒径１μｍ以下の面積率が２％以上であることが必要であることが確認された。この前提として、金属間化合物（晶出物、代表組成：Ａｌ_２Ｃａ相）のビッカース硬度が硬いことで、強度を実現できることと延性も両立できることが確認された。

以上の実験結果により、実施の形態１〜３で説明したマグネシウム合金の組成加工部材の製造条件と結果との関係の確認、強度と延性の両立ができることの理由の確認ができた。

なお、図７に、金属間化合物（晶出物、代表組成：Ａｌ_２Ｃａ相）のビッカース硬度を測定した際の写真を示す。図７に示される通り、比較例および実施例のそれぞれにおいて、矢印に示された金属間化合物（晶出物、代表組成：Ａｌ_２Ｃａ相）におけるビッカース硬度を測定した。ビッカース硬度の測定値はそれぞれ２４７と５６４であった。比較例に比べ、実施例は明らかに小さい圧痕を呈しており、高い硬度を示すことが確認できる。

なお、実施の形態１〜４で説明されたマグネシウム合金の塑性加工部材は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。

１０ 押し出し加工用金型
１１ 内部空間
２１ マグネシウム合金

Claims (10)

1. 全体に対して、８．０質量％〜１１．０質量％のＡｌと、
   全体に対して、０．０質量％〜３．０質量％のＺｎと、
   全体に対して、０．５質量％〜２．５質量％のＣａと、
   全体に対して、０．０質量％〜０．６質量％のＭｎと、
   残部のマグネシウムおよび不可避不純物とからなり、
   Ａｌ _２ Ｃａ相により構成される金属間化合物のビッカース硬度の平均値が、３５０〜６００である、マグネシウム合金の押し出し加工部材。
2. Ｍｇ _１７ Ａｌ _１２ 相により構成される金属間化合物がマグネシウム母相内に析出している、請求項１記載のマグネシウム合金の押し出し加工部材。
3. 走査型電子顕微鏡によって撮影された前記マグネシウム合金の押し出し加工部材の断面組織写真において、粒径が１μｍ以下である前記金属間化合物の面積率が、２％以上である、請求項１または２記載のマグネシウム合金の押し出し加工部材。
4. 前記マグネシウム合金の押し出し加工部材のマグネシウム母相再結晶粒の平均粒径が５μｍ未満である、請求項１から３のいずれか記載のマグネシウム合金の押し出し加工部材。
5. 室温引張り試験において３４０ＭＰａ以上の引張強度および８％以上の破断伸びを有する、請求項１から４のいずれか記載のマグネシウム合金の押し出し加工部材。
6. 請求項１から５のいずれか記載のマグネシウム合金の押し出し加工部材を用いて、所定用途に使用される構造部材。
7. 前記所定用途は、電子機器、精密機器、工作機械および輸送機器のいずれかである、請求項６記載の構造部材。
8. 全体に対して、８．０質量％〜１１．０質量％のＡｌと、
   全体に対して、０．０質量％〜３．０質量％のＺｎと、
   全体に対して、０．５質量％〜２．５質量％のＣａと、
   全体に対して、０．０質量％〜０．６質量％のＭｎと、
   残部のマグネシウムおよび不可避不純物とが溶融される溶融工程と、
   前記溶融されて得られる溶融合金を冷却固化してマグネシウム合金を得る冷却工程と、
   前記マグネシウム合金に所定の押し出し加工を行う押し出し加工工程と、を備え、
   Ａｌ _２ Ｃａ相により構成される金属間化合物のビッカース硬度が、３５０〜６００であり、
   前記押し出し加工前の前記マグネシウム合金が、４５０℃〜５２５℃の加熱による溶体化工程を更に備える、マグネシウム合金の押し出し加工部材の製造方法。
9. 走査型電子顕微鏡によって撮影された前記マグネシウム合金の押し出し加工部材の断面組織写真において、粒径が１μｍ以下であるＭｇ _１７ Ａｌ _１２ 相により構成される前記金属間化合物の面積率が２％以上である、請求項８記載のマグネシウム合金の押し出し加工部材の製造方法。
10. 前記押し出し加工前において、前記マグネシウム合金および押し出し加工用金型が、２５０℃〜３００℃に加熱される事前加熱工程を、更に備える、請求項９記載のマグネシウム合金の押し出し加工部材の製造方法。