JPH07316714A - 高温耐リラクゼーション性に優れたマグネシウム合金 - Google Patents
高温耐リラクゼーション性に優れたマグネシウム合金Info
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- JPH07316714A JPH07316714A JP8348194A JP8348194A JPH07316714A JP H07316714 A JPH07316714 A JP H07316714A JP 8348194 A JP8348194 A JP 8348194A JP 8348194 A JP8348194 A JP 8348194A JP H07316714 A JPH07316714 A JP H07316714A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 耐力が６．５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下であるマグ
ネシウム合金であって、使用前及び／または使用時に少
なくとも合金表面部のマトリックス中に転位が導入され
ている高温耐リラクゼーション性に優れたマグネシウム
合金である。上記マグネシウム合金としては希土類元素
を０．０５〜２．０重量％の範囲で含有させることが推
奨される。 【効果】 高温域で使用してもクリープ強度が高く、優
れた高温耐リラクゼ−ション性を発揮するマグネシウム
合金の開発により、自動車産業をはじめとする多くの産
業分野において機械構造部品の軽量化に寄与する。
ネシウム合金であって、使用前及び／または使用時に少
なくとも合金表面部のマトリックス中に転位が導入され
ている高温耐リラクゼーション性に優れたマグネシウム
合金である。上記マグネシウム合金としては希土類元素
を０．０５〜２．０重量％の範囲で含有させることが推
奨される。 【効果】 高温域で使用してもクリープ強度が高く、優
れた高温耐リラクゼ−ション性を発揮するマグネシウム
合金の開発により、自動車産業をはじめとする多くの産
業分野において機械構造部品の軽量化に寄与する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高温耐リラクゼーション
性に優れたマグネシウム合金に関し、詳細には自動車等
の機械構造用部品として高温域で使用してもクリープ強
度が高く優れた高温耐リラクゼ−ション性を発揮するマ
グネシウム合金に関するものである。
性に優れたマグネシウム合金に関し、詳細には自動車等
の機械構造用部品として高温域で使用してもクリープ強
度が高く優れた高温耐リラクゼ−ション性を発揮するマ
グネシウム合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】マグネシウム合金は最も軽量な合金であ
り、自動車産業をはじめとする多くの産業分野において
金属部品の軽量化を目的として、マグネシウム合金を採
用することが検討されている。しかしながら、マグネシ
ウム合金は耐力等の機械的性質が十分でなく、しかも例
えば高温域で使用される部品にマグネシウム合金を用い
ると、マグネシウム合金は高温クリープ強度が低いこと
から使用中にリラクゼ−ションを起こし、部品を取り付
けているボルトが緩んでしまうことがあった。即ちマグ
ネシウム合金は高温における耐リラクゼ−ション性が乏
しいという問題が指摘されていた。マグネシウム合金の
耐リラクゼ−ション性を改善するには、マグネシウム合
金の高温クリープ強度を向上させる希土類元素の添加が
有効ではあるが、希土類元素を含有させるだけでは、耐
力等の機械的性質を十分に改善できず、実用に適さない
とされていた［例えば Materials Science Forum Vol.3
0 (1988) 第90頁の記載］。
り、自動車産業をはじめとする多くの産業分野において
金属部品の軽量化を目的として、マグネシウム合金を採
用することが検討されている。しかしながら、マグネシ
ウム合金は耐力等の機械的性質が十分でなく、しかも例
えば高温域で使用される部品にマグネシウム合金を用い
ると、マグネシウム合金は高温クリープ強度が低いこと
から使用中にリラクゼ−ションを起こし、部品を取り付
けているボルトが緩んでしまうことがあった。即ちマグ
ネシウム合金は高温における耐リラクゼ−ション性が乏
しいという問題が指摘されていた。マグネシウム合金の
耐リラクゼ−ション性を改善するには、マグネシウム合
金の高温クリープ強度を向上させる希土類元素の添加が
有効ではあるが、希土類元素を含有させるだけでは、耐
力等の機械的性質を十分に改善できず、実用に適さない
とされていた［例えば Materials Science Forum Vol.3
0 (1988) 第90頁の記載］。
【０００３】そこで英国特許第８７５９２９号、特公昭
５４−１１７６５号公報、特公昭５９−１８４５７号公
報ではマグネシウム合金に希土類元素を含有させると共
に、Ａｇ等を含むその他の合金元素を含有させることに
より、引張強さや耐力等の機械的性質を向上させる方法
が提案されている。しかし、これらの方法で得られた合
金であっても、高温域でのクリープ強度は充分とはいえ
ず、しかもＡｇ等の高価な元素の添加によるコストの上
昇を招くことから、例えば自動車部品等の構造材料とし
ては不適当である。
５４−１１７６５号公報、特公昭５９−１８４５７号公
報ではマグネシウム合金に希土類元素を含有させると共
に、Ａｇ等を含むその他の合金元素を含有させることに
より、引張強さや耐力等の機械的性質を向上させる方法
が提案されている。しかし、これらの方法で得られた合
金であっても、高温域でのクリープ強度は充分とはいえ
ず、しかもＡｇ等の高価な元素の添加によるコストの上
昇を招くことから、例えば自動車部品等の構造材料とし
ては不適当である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、Ａｇ等の高価な元素を用
いずに、高温域でのクリープ強度が高く優れた高温耐リ
ラクゼ−ション性を発揮するマグネシウム合金を提供し
ようとするものである。
目してなされたものであって、Ａｇ等の高価な元素を用
いずに、高温域でのクリープ強度が高く優れた高温耐リ
ラクゼ−ション性を発揮するマグネシウム合金を提供し
ようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係るマグネシウム合金とは、耐力が
６．５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下であるマグネシウム合金であ
って、使用前及び／または使用時に少なくとも合金表面
部のマトリックス中に転位が導入されていることを要旨
とするものである。尚本発明のマグネシウム合金におい
ては、希土類元素を０．０５〜２．０重量％含有させて
耐力を６．５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下とすることが推奨さ
れ、上記希土類元素としては、Ｓｃ、Ｙの他、Ｌａ系列
元素のＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇ
ｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等が挙
げられる。また上記希土類元素は単独だけでなく複数の
希土類元素を添加してもよく、例えばミッシュメタル等
を希土類元素源として用いてもよい。
のできた本発明に係るマグネシウム合金とは、耐力が
６．５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下であるマグネシウム合金であ
って、使用前及び／または使用時に少なくとも合金表面
部のマトリックス中に転位が導入されていることを要旨
とするものである。尚本発明のマグネシウム合金におい
ては、希土類元素を０．０５〜２．０重量％含有させて
耐力を６．５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下とすることが推奨さ
れ、上記希土類元素としては、Ｓｃ、Ｙの他、Ｌａ系列
元素のＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇ
ｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等が挙
げられる。また上記希土類元素は単独だけでなく複数の
希土類元素を添加してもよく、例えばミッシュメタル等
を希土類元素源として用いてもよい。
【０００６】
【作用】本発明者らは高温耐リラクゼ−ション性に優れ
たマグネシウム合金を開発することを目的として、マグ
ネシウム−希土類元素系合金（以下Ｍｇ−ＲＥ系合金と
略すことがある）の高温クリ−プ強度について種々調査
した。
たマグネシウム合金を開発することを目的として、マグ
ネシウム−希土類元素系合金（以下Ｍｇ−ＲＥ系合金と
略すことがある）の高温クリ−プ強度について種々調査
した。
【０００７】例えば図１は本発明に係るマグネシウム合
金の高温クリ−プ強度を示すグラフであり、希土類元素
を２重量％含有させたＭｇ−２ＲＥ合金を、応力１０ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 、温度１５０℃という条件下で調べたもの
である。Ｍｇ−２ＲＥ合金は耐力が６．５ｋｇｆ／ｍｍ
2 以下と低いことから、図１のグラフより明らかな様
に、荷重を負荷した瞬間の変形量、即ち瞬間歪みは大き
い。しかし意外にも、その直後からの変形（クリープ歪
み）をほとんど起こしていないという非常に優れたクリ
ープ特性を示す。即ち耐力が低いＭｇ−ＲＥ系合金は、
一旦変形した後では高温域においてむしろ優れた機械的
特性を発揮することが分かった。
金の高温クリ−プ強度を示すグラフであり、希土類元素
を２重量％含有させたＭｇ−２ＲＥ合金を、応力１０ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 、温度１５０℃という条件下で調べたもの
である。Ｍｇ−２ＲＥ合金は耐力が６．５ｋｇｆ／ｍｍ
2 以下と低いことから、図１のグラフより明らかな様
に、荷重を負荷した瞬間の変形量、即ち瞬間歪みは大き
い。しかし意外にも、その直後からの変形（クリープ歪
み）をほとんど起こしていないという非常に優れたクリ
ープ特性を示す。即ち耐力が低いＭｇ−ＲＥ系合金は、
一旦変形した後では高温域においてむしろ優れた機械的
特性を発揮することが分かった。
【０００８】尚調査の結果、Ｍｇ−ＲＥ系合金がクリー
プ変形を起こさない理由は、合金中に固溶している希土
類元素が０．１μｍ以下の非常に微細なＭｇ−ＲＥ系金
属間化合物として析出する為であると分かった。この微
細な析出物による効果は、瞬間歪により導入された転位
を析出サイトとするＭｇ−ＲＥ系金属間化合物に特有の
ものであり、Ｍｇ−ＲＥ系金属間化合物の析出を時効熱
処理により行わせようとすれば、析出物が粗大に成長し
易く、十分なクリープ強度は得られない。また合金中に
固溶している希土類元素の含有量が上記金属間化合物の
析出量を左右しており、希土類元素の含有量が低過ぎる
と十分な析出物が得られない。従って希土類元素の含有
量は０．０５重量％以上であることが望ましく、０．３
重量％以上がより好ましい。一方希土類元素の含有量が
多過ぎると耐力が６．５ｋｇｆ／ｍｍ2 を超えて逆にク
リープ強度が低くなるので望ましくなく、２．０重量％
以下が好ましい。
プ変形を起こさない理由は、合金中に固溶している希土
類元素が０．１μｍ以下の非常に微細なＭｇ−ＲＥ系金
属間化合物として析出する為であると分かった。この微
細な析出物による効果は、瞬間歪により導入された転位
を析出サイトとするＭｇ−ＲＥ系金属間化合物に特有の
ものであり、Ｍｇ−ＲＥ系金属間化合物の析出を時効熱
処理により行わせようとすれば、析出物が粗大に成長し
易く、十分なクリープ強度は得られない。また合金中に
固溶している希土類元素の含有量が上記金属間化合物の
析出量を左右しており、希土類元素の含有量が低過ぎる
と十分な析出物が得られない。従って希土類元素の含有
量は０．０５重量％以上であることが望ましく、０．３
重量％以上がより好ましい。一方希土類元素の含有量が
多過ぎると耐力が６．５ｋｇｆ／ｍｍ2 を超えて逆にク
リープ強度が低くなるので望ましくなく、２．０重量％
以下が好ましい。
【０００９】また本発明は合金表面部のマトリックス中
に転位を導入する方法を限定するものではなく、使用前
及び／又は使用中に必要最低限の変形が加えられればよ
い。使用前に変形を加える方法としては、ショットピー
ニングが例示できる。また本発明は使用時に変形を与え
る方法についても限定するものではないが、例えば、ボ
ルトやセルフタップ等により締め付けると部材の表面近
傍には集中的に応力（面圧）がかかる。本発明に係る高
温耐リラクゼーション性に優れたマグネシウム合金で
は、この応力を利用して材料を変形させ、マトリックス
中に転位を生じさせることができる。尚十分な転位を得
る上で使用時に加える変形量は１％以上とすることが望
ましい。
に転位を導入する方法を限定するものではなく、使用前
及び／又は使用中に必要最低限の変形が加えられればよ
い。使用前に変形を加える方法としては、ショットピー
ニングが例示できる。また本発明は使用時に変形を与え
る方法についても限定するものではないが、例えば、ボ
ルトやセルフタップ等により締め付けると部材の表面近
傍には集中的に応力（面圧）がかかる。本発明に係る高
温耐リラクゼーション性に優れたマグネシウム合金で
は、この応力を利用して材料を変形させ、マトリックス
中に転位を生じさせることができる。尚十分な転位を得
る上で使用時に加える変形量は１％以上とすることが望
ましい。
【００１０】また、加工変形を加えることにより、合金
の加工硬化も同時に生じるが、この加工硬化は、析出物
が析出するまでの低温域における部材の変形抵抗力とな
ることができる。従って析出物による効果が現れるまで
は、この加工硬化で材料を持ちこたえさせればよい。
の加工硬化も同時に生じるが、この加工硬化は、析出物
が析出するまでの低温域における部材の変形抵抗力とな
ることができる。従って析出物による効果が現れるまで
は、この加工硬化で材料を持ちこたえさせればよい。
【００１１】一般的に、ボルト等により締め付けた時の
面圧は、約８．０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下であるため、この
応力で合金が１％以上の変形を起こすことが望まれる。
従って、マグネシウム合金が上記程度の面圧で変形を起
こして十分な転位を導入するには、本発明に係るマグネ
シウム合金の耐力は、６．５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下である
ことが必要である。
面圧は、約８．０ｋｇｆ／ｍｍ2 以下であるため、この
応力で合金が１％以上の変形を起こすことが望まれる。
従って、マグネシウム合金が上記程度の面圧で変形を起
こして十分な転位を導入するには、本発明に係るマグネ
シウム合金の耐力は、６．５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下である
ことが必要である。
【００１２】
【実施例】表１に示す各種マグネシウム合金を用いて夫
々の耐力を測定すると共に、種々の応力が与えられたと
きの伸びの値を測定した。尚、表１においてＭｇ−１Ｒ
Ｅ及びＭｇ−２ＲＥは本発明に係るマグネシウム合金で
あり、純マグネシウム溶湯中に１重量％または２重量％
の希土類元素を添加し、６８０〜７００℃の温度におい
て撹拌・精錬を行ない、この溶湯を約７００℃の温度に
保持して沈静化した後、鋳込みを行なったものである。
結果は表１に併記する。
々の耐力を測定すると共に、種々の応力が与えられたと
きの伸びの値を測定した。尚、表１においてＭｇ−１Ｒ
Ｅ及びＭｇ−２ＲＥは本発明に係るマグネシウム合金で
あり、純マグネシウム溶湯中に１重量％または２重量％
の希土類元素を添加し、６８０〜７００℃の温度におい
て撹拌・精錬を行ない、この溶湯を約７００℃の温度に
保持して沈静化した後、鋳込みを行なったものである。
結果は表１に併記する。
【００１３】
【表１】
【００１４】表１の結果から、耐力の大きい合金は、一
般的な最大締め付け応力である８．０ｋｇｆ／ｍｍ2 よ
り大きな応力においても、殆ど変形しないことが分か
る。また耐力が小さくなるにつれて、応力に対する合金
の伸びの値が大きくなり、応力８．０ｋｇｆ／ｍｍ2
で、伸びが１％以上であるためには、耐力が６．５ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 以下でなければならないことが分かる。従っ
て、合金の耐力は６．５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下であること
が望ましい。次にＭｇ−ＲＥ系合金の希土類元素含有量
と耐力との関係を表２に示す。
般的な最大締め付け応力である８．０ｋｇｆ／ｍｍ2 よ
り大きな応力においても、殆ど変形しないことが分か
る。また耐力が小さくなるにつれて、応力に対する合金
の伸びの値が大きくなり、応力８．０ｋｇｆ／ｍｍ2
で、伸びが１％以上であるためには、耐力が６．５ｋｇ
ｆ／ｍｍ2 以下でなければならないことが分かる。従っ
て、合金の耐力は６．５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下であること
が望ましい。次にＭｇ−ＲＥ系合金の希土類元素含有量
と耐力との関係を表２に示す。
【００１５】
【表２】
【００１６】表２から希土類元素の含有量が２重量％を
超えると、耐力が６．５ｋｇｆ／ｍｍ2 を超えるため、
希土類元素の含有量は２．０重量％以下とする必要があ
ることが分かる。さらに本発明に係るＭｇ−２ＲＥ合金
と、表３に示す従来のマグネシウム合金を用いて以下の
通り締め付け試験を行なった。本発明に係るＭｇ−２Ｒ
Ｅ合金については、ボルトまたはセルフタップで締め付
けた後試験を行うと共に、予めショットピーニングを行
なった後にボルトで締め付けた場合の試験を併せ行なっ
た。従来例については、ボルトによる試験のみを行なっ
た。締め付け試験において、初期の締め付け面圧は８ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 であり、試験温度は１５０℃、保持時間１
００時間である。表３にはボルトおよびセルフタップを
取り外すときに残っている残留面圧を示した。
超えると、耐力が６．５ｋｇｆ／ｍｍ2 を超えるため、
希土類元素の含有量は２．０重量％以下とする必要があ
ることが分かる。さらに本発明に係るＭｇ−２ＲＥ合金
と、表３に示す従来のマグネシウム合金を用いて以下の
通り締め付け試験を行なった。本発明に係るＭｇ−２Ｒ
Ｅ合金については、ボルトまたはセルフタップで締め付
けた後試験を行うと共に、予めショットピーニングを行
なった後にボルトで締め付けた場合の試験を併せ行なっ
た。従来例については、ボルトによる試験のみを行なっ
た。締め付け試験において、初期の締め付け面圧は８ｋ
ｇｆ／ｍｍ2 であり、試験温度は１５０℃、保持時間１
００時間である。表３にはボルトおよびセルフタップを
取り外すときに残っている残留面圧を示した。
【００１７】
【表３】
【００１８】表３から、本発明はいずれの場合であって
も取り外し時の残留面圧が大きく、ボルトやセルフタッ
プの緩みが小さいことが分かる。一方、比較例は面圧が
小さくなっており、高温保持中にリラクゼーションが起
こり、ボルトの緩んでいることが分かる。
も取り外し時の残留面圧が大きく、ボルトやセルフタッ
プの緩みが小さいことが分かる。一方、比較例は面圧が
小さくなっており、高温保持中にリラクゼーションが起
こり、ボルトの緩んでいることが分かる。
【００１９】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、高温域におけるクリープ強度が高く優れた耐リラク
ゼーション性を発揮するマグネシウム合金が提供できる
こととなった。
で、高温域におけるクリープ強度が高く優れた耐リラク
ゼーション性を発揮するマグネシウム合金が提供できる
こととなった。
【図１】本発明に係るＭｇ−２ＲＥ合金のクリープ曲線
を示すグラフである。
を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項１】 耐力が６．５ｋｇｆ／ｍｍ2 以下である
マグネシウム合金であって、使用前及び／または使用時
に少なくとも合金表面部のマトリックス中に転位が導入
されていることを特徴とする高温耐リラクゼーション性
に優れたマグネシウム合金。 - 【請求項２】 マグネシウム合金が希土類元素を含有す
る請求項１記載のマグネシウム合金。 - 【請求項３】 希土類元素の含有量が２．０重量％以下
である請求項２記載のマグネシウム合金。 - 【請求項４】 希土類元素の含有量が０．０５重量％以
上である請求項２または３記載のマグネシウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8348194A JPH07316714A (ja) | 1993-04-21 | 1994-04-21 | 高温耐リラクゼーション性に優れたマグネシウム合金 |
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11768393 | 1993-04-21 | ||
| JP19509293 | 1993-07-12 | ||
| JP6-80944 | 1994-03-28 | ||
| JP8094494 | 1994-03-28 | ||
| JP5-195092 | 1994-03-28 | ||
| JP5-117683 | 1994-03-28 | ||
| JP8348194A JPH07316714A (ja) | 1993-04-21 | 1994-04-21 | 高温耐リラクゼーション性に優れたマグネシウム合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07316714A true JPH07316714A (ja) | 1995-12-05 |
Family
ID=27466497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8348194A Withdrawn JPH07316714A (ja) | 1993-04-21 | 1994-04-21 | 高温耐リラクゼーション性に優れたマグネシウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07316714A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008075176A (ja) * | 2006-08-22 | 2008-04-03 | Kobe Steel Ltd | 高温での強度と伸びに優れたマグネシウム合金およびその製造方法 |
-
1994
- 1994-04-21 JP JP8348194A patent/JPH07316714A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008075176A (ja) * | 2006-08-22 | 2008-04-03 | Kobe Steel Ltd | 高温での強度と伸びに優れたマグネシウム合金およびその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010703 |