JPH06330217A - Magnesium alloy - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To produce an Mg alloy suitable for use as the material of appliance parts used at high temp. CONSTITUTION:An Mg alloy consisting of 0.75-4.5wt.% rare earth element,-0.3-1.5 wt.% Cu, 0.10-0.8wt.% Zr and the balance essentially Mg is produced. When this Mg alloy is used, a cast or die-cast Mg alloy material excellent in mechanical strength and toughness at high temp. is obtd. at a relatively low material cost.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、特に高温で使用される
機器部品の材料に適するマグネシウム合金に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnesium alloy suitable as a material for equipment parts used particularly at high temperatures.

【０００２】[0002]

【従来の技術】高温で使用されるマグネシウム合金とし
ては、既に多くの種類の合金が開発されている。これを
大きく分類すると、三種類に分けられる。第一の分類
は、一般鋳造用合金で高温強度の高いものであり、これ
にはＡＳＴＭ規格ＺＥ４１、ＱＥ２２、ＥＱ２１、ＥＫ
３１などが挙げられる。なお、符号Ｅは、稀土類金属を
示すが、これらの合金はいずれも稀土類金属を若干量含
む。このうち、特に銀を含むＱＥ２２は、有名である。
この分類のものは通常のマグネシウム合金と比較して、
原料価格が若干高いＺＥ４１とそれよりかなり高い残り
のものとに分けられる。2. Description of the Related Art Many types of alloys have already been developed as magnesium alloys used at high temperatures. This can be roughly classified into three types. The first category is general casting alloys, which have high strength at high temperature, which are in accordance with ASTM standards ZE41, QE22, EQ21, EK.
31 and the like. The symbol E indicates a rare earth metal, but each of these alloys contains some rare earth metal. Of these, QE22, which contains silver in particular, is famous.
The ones in this category are
It is divided into ZE41, which has a slightly higher raw material price, and the rest, which is considerably higher.

【０００３】第二の分類は、アルミニウムと珪素または
稀土類金属を含むもので組織に細かい析出物があり、こ
れにより高温でのクリープ強度がすぐれている。この合
金では、ＡＳＴＭ規格のＡＳ４１およびＡＳ２１があ
り、更に最近紹介されたＡＥ４２は、高温クリープ強度
についてはＡＳ２１よりすぐれているとされている。こ
れらはいずれもダイカスト用合金である。この分類のう
ちＡＳ４１およびＡＳ２１は、通常のマグネシウム合金
と同じく安価であり、一方ＡＥ４２は若干高価である。The second category is that containing aluminum and silicon or rare earth metals, and has fine precipitates in the structure, which results in excellent creep strength at high temperatures. In this alloy, there are ASTM standards AS41 and AS21, and more recently introduced AE42 is said to be superior to AS21 in high temperature creep strength. All of these are die casting alloys. Of this class, AS41 and AS21 are as cheap as regular magnesium alloys, while AE42 is slightly more expensive.

【０００４】第三の分類に当るものは、重稀土類元素を
多量に配合するものであり、これも種類が多い。例え
ば、特公平４−３２１４０号公報にはイットリウム２〜
８重量％（以下、単に「％」家）で示す、サマリウム２
〜７％を含むマグネシウム合金が記載されている。この
合金は、一般鋳造用の合金であり、高温での引張強度、
耐力およびクリープ強度も極めて高いが、高価な稀土類
元素を多く使用しなければならない欠点がある。The third class is that a large amount of heavy rare earth elements is blended, and there are also many kinds. For example, Japanese Patent Publication No. 4-32140 discloses yttrium 2
Samarium 2 shown as 8% by weight (hereinafter simply "%" house)
Magnesium alloys containing ~ 7% are described. This alloy is for general casting, tensile strength at high temperature,
Although the yield strength and creep strength are also extremely high, there is a drawback that many expensive rare earth elements must be used.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、安価な合金
元素からなるものでありながら、従来のマグネシウム合
金と同等、あるいはこれよりすぐれた高温強度を有する
鋳造用マグネシウム合金を開発することを目的としてい
る。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention aims to develop a magnesium alloy for casting which is composed of an inexpensive alloy element but has a high temperature strength equal to or superior to that of a conventional magnesium alloy. I am trying.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、重量％で、稀
土類元素０．７５〜４．５％、銅０．３〜１．５％、ジ
ルコニウム０．１０〜０．８０％を、残余が実質的にマ
グネシウムであることを特徴とするマグネシウム合金を
その要旨としている。According to the present invention, the weight percent of rare earth elements is 0.75 to 4.5%, copper is 0.3 to 1.5%, and zirconium is 0.10 to 0.80%. The gist is a magnesium alloy characterized in that the balance is substantially magnesium.

【０００７】以下に、本発明を詳細に説明する。本発明
合金において稀土類元素は、従来の第１の分類のものに
対応して耐熱性を高めるための元素である。稀土類元素
としては、ネオジムのような単一元素を使う場合とミッ
シュメタルとして、主としてランタン、セリウム、プラ
セオジムおよびネオジムを含む合金を使う場合とがあ
る。前者は高価であり、後者はこれに比し安価に入手で
きる。従って、本発明は主としてミッシュメタルを用い
るが、ネオジムを主とする単一元素も目的を或る程度達
成するので本発明に含まれる。The present invention will be described in detail below. In the alloy of the present invention, the rare earth element is an element for improving heat resistance corresponding to the conventional first classification. The rare earth element may be a single element such as neodymium, or the misch metal may be an alloy mainly containing lanthanum, cerium, praseodymium and neodymium. The former is expensive and the latter is cheaper than this. Therefore, although the present invention mainly uses misch metal, a single element having neodymium as a main component is also included in the present invention because it achieves the object to some extent.

【０００８】本発明において、稀土類元素が０．７５％
より少ないと高温強度は急激に低下する。また、４．５
％を越ると常温の伸びが減少して、著しく脆化する。銅
は、マグネシウム合金において比較的使われることの少
ない元素である。これは、銅を含むマグネシウム合金は
耐食性が劣ることによる。本発明においては、銅と稀土
類元素の組み合わせで、高温強度において銀を含むため
高価ではあるが特性のすぐれたＱＥ２２、ＥＱ２１に近
い材質を発揮でることを確認した。また、本発明の範囲
の銅含有量であれば若干耐食性は劣るものの、大きく劣
化することはない。銅は、０．３％以下では高温強度改
善の効果は減少し、１．５％をこえると常温の伸び、強
度が低下して脆化する。In the present invention, the rare earth element content is 0.75%.
If it is less, the high temperature strength will drop sharply. Also 4.5
If it exceeds%, the elongation at room temperature decreases and it becomes extremely brittle. Copper is an element that is relatively rarely used in magnesium alloys. This is because the magnesium alloy containing copper has poor corrosion resistance. In the present invention, it has been confirmed that a combination of copper and a rare earth element can exhibit a material close to QE22 and EQ21, which is expensive but has excellent characteristics because it contains silver at high temperature strength. Further, if the copper content is within the range of the present invention, the corrosion resistance is slightly inferior, but does not significantly deteriorate. When the content of copper is 0.3% or less, the effect of improving the high temperature strength decreases, and when it exceeds 1.5%, the elongation at room temperature decreases and the strength decreases and becomes brittle.

【０００９】ジルコニウムは、鋳造用合金において細粒
化の効果を有する元素である。通常の合金では０．４〜
１．０％含まれることが多いが、銅が入るとやや溶解度
が減じて高い濃度で入り難くなる。しかし、細粒化の効
果は銅との共同作用によるのか、０．１％以上で十分発
揮される。一方、０．８％は前述のように銅が入ったと
きの溶解度の上限である。Zirconium is an element which has the effect of grain refining in casting alloys. 0.4 ~ for normal alloys
It is often contained at 1.0%, but when copper is contained, the solubility is slightly reduced and it becomes difficult to enter at a high concentration. However, the effect of grain refining may be sufficiently exerted at 0.1% or more, probably due to the joint action with copper. On the other hand, 0.8% is the upper limit of the solubility when copper is contained as described above.

【００１０】本発明の合金は、一般鋳造材として鋳放し
ても十分に特性を発揮するが、稀土類元素としてミッシ
ュメタルを用いたときは人工時効によるＴ５処理によっ
てやや強度を高め、安定した材質を発揮することができ
る。稀土類元素としてネオジムまたはネオジムを多く含
むミッシュメタルを用いるときは、溶体化処理後、人工
時効を行なうＴ６処理によって強度を更に高めることも
できる。The alloy of the present invention exhibits sufficient characteristics even when cast as a general casting material, but when misch metal is used as a rare earth element, the strength is slightly increased by T5 treatment by artificial aging and a stable material. Can be demonstrated. When neodymium or a misch metal containing a large amount of neodymium as a rare earth element is used, the strength can be further increased by T6 treatment for performing artificial aging after solution treatment.

【００１１】本発明の合金は、ダイカスト用としても用
いることができ、ダイカストにより特に、中低温度にお
ける強度が増加する。The alloy of the present invention can also be used for die casting, and the die casting increases the strength particularly at medium and low temperatures.

【００１２】[0012]

【実施例】以下に、本発明を実施例に基いてさらに説明
する。表１に示す各組成の合金を溶製し、ＪＩＳ Ｈ５
２０３「マグネシウム合金鋳物」に記載の金型試験片鋳
型に鋳造した。これらの鋳物のうちＴ６処理を行なうも
のは、アルゴンガス中で４１０℃に１８時間保ち空冷
後、１７０℃に１６時間保った。また、Ｔ５処理のもの
は単に１７０℃に１６時間保った。比較材ＥＱ２１は、
５２４℃で４時間保ち、水焼入後、２０５℃で８時間保
って時効処理を行なった。EXAMPLES The present invention will be further described below based on examples. Alloys of each composition shown in Table 1 were melted and JIS H5
A mold test piece mold described in No. 203 “Magnesium alloy casting” was cast. Among these castings, those subjected to T6 treatment were kept at 410 ° C. for 18 hours in argon gas, air-cooled, and then kept at 170 ° C. for 16 hours. Further, the T5 treated product was simply kept at 170 ° C. for 16 hours. Comparative material EQ21 is
It was kept at 524 ° C. for 4 hours, water-quenched and then kept at 205 ° C. for 8 hours for aging treatment.

【００１３】[0013]

【表１】 [Table 1]

【００１４】これらの鋳物から常温および２００℃の引
張試験片を切り出して試験を行なった。その試験結果
を、表２に示す。Tensile test pieces at room temperature and 200 ° C. were cut out from these castings and tested. The test results are shown in Table 2.

【００１５】[0015]

【表２】 [Table 2]

【００１６】本発明合金は、いずれも常温および２００
℃の強度も安定して高く、伸びも適当にある。Ｔ５処理
では強度がやや向上している。ネオジムを用いた試験材
は、Ｔ６処理で若干の強度向上をみた。The alloys of the present invention are both normal temperature and 200
The strength at ℃ is stable and high, and the elongation is appropriate. The strength is slightly improved in the T5 treatment. The test material using neodymium showed some improvement in strength by T6 treatment.

【００１７】一方、比較例についてみると、比較例５
は、ミッシュメタルが低く、耐力が低下する。比較例６
は、強度は十分にあるが常温の伸びが低く、脆性が懸念
される。比較例７は、銅が低く、高温強度が低下する。
比較例８は、銅が高いが全般に強度が低下した。比較例
９は、ジルコニウムが低いが、強度が低下した。比較例
１０は、周知のＱＥ２１に相当する。実施例はＦ材には
匹敵するがＴ６材にはただ２００℃の引張強さがほぼ同
等ということである。On the other hand, comparing Comparative Example 5, Comparative Example 5
Has a low misch metal and has a low yield strength. Comparative Example 6
Has sufficient strength, but has low elongation at room temperature, which may cause brittleness. In Comparative Example 7, the copper content is low and the high temperature strength is low.
In Comparative Example 8, the copper content was high, but the strength was generally reduced. In Comparative Example 9, the zirconium content was low, but the strength was low. Comparative Example 10 corresponds to the known QE21. The examples are comparable to the F material, but the T6 material has almost the same tensile strength at 200 ° C.

【００１８】表３は、表１の実施例に見合う合金をダイ
カスト試験機で２０mmφ×２００mmの丸棒に鋳込み、こ
れより常温および２００℃の引張試験片を切り出して試
験を行なった。比較材として比較例１４にＡＳ２１、ま
た比較例１５にＡＥ４２相当のものを鋳込んで試験を行
なった。表４にその試験結果を示す。In Table 3, alloys suitable for the examples of Table 1 were cast into a round bar of 20 mmφ × 200 mm by a die casting tester, and a tensile test piece at room temperature and 200 ° C. was cut out from this to test. As comparative materials, AS21 was cast in Comparative Example 14, and AE42 equivalent to Comparative Example 15 was cast and the test was conducted. Table 4 shows the test results.

【００１９】[0019]

【表３】 [Table 3]

【００２０】[0020]

【表４】 [Table 4]

【００２１】ダイカスト化によって実施例１、２、４に
相当する実施形１１、１２、１４の機械的性質は向上し
たが、これを従来知られているＡＳ２１およびＡＥ４２
相当材と比較すると、特に高温での強度が高いことが分
る。The mechanical properties of the embodiments 11, 12, and 14 corresponding to the embodiments 1, 2, and 4 were improved by the die casting, and the mechanical properties of the conventionally known AS21 and AE42 were improved.
It can be seen that the strength is particularly high at high temperatures as compared with the equivalent material.

【００２２】[0022]

【発明の効果】本発明によれば、比較的低廉な原材料費
で、高温における機械的強度、靭性のすぐれた、マグネ
シウム合金の鋳造材、ダイカスト材が得られる。According to the present invention, it is possible to obtain a magnesium alloy casting material and a die casting material which are excellent in mechanical strength and toughness at a high temperature at a relatively low cost of raw materials.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神 原 淨 治 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社先端技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Junji Kamihara 1618 Ida, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Nippon Steel Corporation Advanced Technology Research Institute

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】重量％で、稀土類元素０．７５〜４．５
％、銅０．３〜１．５％、ジルコニウム０．１０〜０．
８％、残余が実質的にマグネシウムからなることを特徴
とするマグネシウム合金。1. Rare earth element 0.75 to 4.5 in weight%.
%, Copper 0.3-1.5%, zirconium 0.10-0.
A magnesium alloy, characterized in that the balance is 8% and the balance is substantially magnesium.