JPH06235041A - 耐熱性に優れた鋳物用マグネシウム基合金 - Google Patents
耐熱性に優れた鋳物用マグネシウム基合金Info
- Publication number
- JPH06235041A JPH06235041A JP50A JP2129493A JPH06235041A JP H06235041 A JPH06235041 A JP H06235041A JP 50 A JP50 A JP 50A JP 2129493 A JP2129493 A JP 2129493A JP H06235041 A JPH06235041 A JP H06235041A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 自動車エンジン部品等に用いられる耐熱性に
優れた鋳物用マグネシウム基合金を提供する。 【構成】 (1)重量%でカルシウム0.5〜3.0
%、ジルコニウム0.05〜0.8%を含有し、残部が
実質的にマグネシウムからなる合金。 (2)前記の合金に、さらに3.0%以下の亜鉛、0.
5%以下のマンガン、0.2%以下のチタンのうち一種
以上を含有するマグネシウム基合金。
優れた鋳物用マグネシウム基合金を提供する。 【構成】 (1)重量%でカルシウム0.5〜3.0
%、ジルコニウム0.05〜0.8%を含有し、残部が
実質的にマグネシウムからなる合金。 (2)前記の合金に、さらに3.0%以下の亜鉛、0.
5%以下のマンガン、0.2%以下のチタンのうち一種
以上を含有するマグネシウム基合金。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのシリンダー
ヘッドカバーやトランスミッションケース等、200℃
前後の高温における機械的強度、靭性が優れていること
を要求される自動車部品に適用される、鋳物用マグネシ
ウム基合金に関する。
ヘッドカバーやトランスミッションケース等、200℃
前後の高温における機械的強度、靭性が優れていること
を要求される自動車部品に適用される、鋳物用マグネシ
ウム基合金に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、地球環境問題に端を発し、自動車
の燃費向上に対する関心が高まり、各自動車メーカーは
その対策に積極的に取り組んでいる。燃費向上には車体
の軽量化が最も有効であり、マグネシウム合金等の軽金
属を自動車部品に採用する気運も高まってきている。マ
グネシウムは、実用金属中で最も密度が小さく、軽量化
に最適な金属材料であるが、自動車用素材としての使用
実績はアルミニウムに比べて著しく少ない。この原因の
一つとしてアルミニウムに比べ耐熱性が劣ることが挙げ
られる。すなわち、アルミニウム合金(JIS AC8
A)の引張強度は、常温で約230MPa、200℃で
も約200MPaあるのに対し、一般的なマグネシウム
合金(ASTM AZ91A)の引張強度は、常温では
約230MPaと優れているが、200℃では約80M
Paまで低下してしまう。マグネシウム合金の密度は、
約1.8g/cm3 でアルミニウム合金の密度約2.7
g/cm3 の約2/3であるから、同一強度を得るため
に必要な構造部材の重量は、常温での使用を前提とした
場合、マグネシウム合金はアルミニウム合金の約2/3
でよい利点がある。しかしながら、使用環境が約200
℃に達する自動車エンジン部品等にマグネシウム合金を
用いる場合は、アルミニウム合金の約1.7倍の重量が
必要となり、軽量化のメリットはなくなる。従って、ア
ルミニウム合金以上の軽量化を図るためには、200℃
での引張強度が少なくとも130MPa以上あるマグネ
シウム合金の開発が望まれる。なお、材料選択に当たっ
て強度と共に重要視される靭性については、伸びが10
%以上あれば経験的に構造部材として問題はない。
の燃費向上に対する関心が高まり、各自動車メーカーは
その対策に積極的に取り組んでいる。燃費向上には車体
の軽量化が最も有効であり、マグネシウム合金等の軽金
属を自動車部品に採用する気運も高まってきている。マ
グネシウムは、実用金属中で最も密度が小さく、軽量化
に最適な金属材料であるが、自動車用素材としての使用
実績はアルミニウムに比べて著しく少ない。この原因の
一つとしてアルミニウムに比べ耐熱性が劣ることが挙げ
られる。すなわち、アルミニウム合金(JIS AC8
A)の引張強度は、常温で約230MPa、200℃で
も約200MPaあるのに対し、一般的なマグネシウム
合金(ASTM AZ91A)の引張強度は、常温では
約230MPaと優れているが、200℃では約80M
Paまで低下してしまう。マグネシウム合金の密度は、
約1.8g/cm3 でアルミニウム合金の密度約2.7
g/cm3 の約2/3であるから、同一強度を得るため
に必要な構造部材の重量は、常温での使用を前提とした
場合、マグネシウム合金はアルミニウム合金の約2/3
でよい利点がある。しかしながら、使用環境が約200
℃に達する自動車エンジン部品等にマグネシウム合金を
用いる場合は、アルミニウム合金の約1.7倍の重量が
必要となり、軽量化のメリットはなくなる。従って、ア
ルミニウム合金以上の軽量化を図るためには、200℃
での引張強度が少なくとも130MPa以上あるマグネ
シウム合金の開発が望まれる。なお、材料選択に当たっ
て強度と共に重要視される靭性については、伸びが10
%以上あれば経験的に構造部材として問題はない。
【0003】マグネシウム合金の耐熱性を高めるには、
希土類金属(La,Ce,Nd等ランタニド系金属の総
称)を添加することが有効である。例えば、希土類元素
を約3%、亜鉛を約3%添加した合金が米国ASTM規
格のEZ33Aとして、また、銀を約2%、希土類元素
を約2%添加した合金がQA22Aとしてよく知られて
いる。しかしながら、これらのマグネシウム合金は、耐
熱性は優れているが、高価な希土類金属や貴金属類を使
用するため、コスト面で問題がある。
希土類金属(La,Ce,Nd等ランタニド系金属の総
称)を添加することが有効である。例えば、希土類元素
を約3%、亜鉛を約3%添加した合金が米国ASTM規
格のEZ33Aとして、また、銀を約2%、希土類元素
を約2%添加した合金がQA22Aとしてよく知られて
いる。しかしながら、これらのマグネシウム合金は、耐
熱性は優れているが、高価な希土類金属や貴金属類を使
用するため、コスト面で問題がある。
【0004】これに対し、高価な希土類金属を使用せず
に耐熱性を高めたマグネシウム合金もあるが(例えば、
特開昭63−109138号公報参照)、この合金はア
ルミニウム、珪素および微量のチタンを含有する合金
で、安価な高温での機械的強度、クリープ特性に優れて
いるが、耐食性に悪影響を及ぼす珪素を多量に含有する
ため、耐食性が懸念されるほか、伸びが小さいという問
題点がある。
に耐熱性を高めたマグネシウム合金もあるが(例えば、
特開昭63−109138号公報参照)、この合金はア
ルミニウム、珪素および微量のチタンを含有する合金
で、安価な高温での機械的強度、クリープ特性に優れて
いるが、耐食性に悪影響を及ぼす珪素を多量に含有する
ため、耐食性が懸念されるほか、伸びが小さいという問
題点がある。
【0005】
【発明が解決すべき課題】本発明は、マグネシウム合金
における上記のような問題点を解決するためになされた
ものであって、安価で耐熱性に優れた、自動車部品に最
適な鋳物用マグネシウム合金を提供することを目的とし
ている。
における上記のような問題点を解決するためになされた
ものであって、安価で耐熱性に優れた、自動車部品に最
適な鋳物用マグネシウム合金を提供することを目的とし
ている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、カルシウム
0.5〜3.0%とジルコニウム0.05〜0.8%を
含有し、残部が実質的にマグネシウムからなることを特
徴とする、耐熱性に優れた鋳物用マグネシウム基合金で
ある。また、本発明は、カルシウム0.5〜3.0%と
ジルコニウム0.05〜0.8%と、さらに3.0%以
下の亜鉛、0.5%以下のマンガンおよび0.2%以下
のチタンのうち少なくとも一種以上を含有し、残部が実
質的にマグネシウムからなることを特徴とする、耐熱性
に優れた鋳物用マグネシウム基合金である。
0.5〜3.0%とジルコニウム0.05〜0.8%を
含有し、残部が実質的にマグネシウムからなることを特
徴とする、耐熱性に優れた鋳物用マグネシウム基合金で
ある。また、本発明は、カルシウム0.5〜3.0%と
ジルコニウム0.05〜0.8%と、さらに3.0%以
下の亜鉛、0.5%以下のマンガンおよび0.2%以下
のチタンのうち少なくとも一種以上を含有し、残部が実
質的にマグネシウムからなることを特徴とする、耐熱性
に優れた鋳物用マグネシウム基合金である。
【0007】合金成分の添加と成分範囲の限定の理由
は、以下の通りである。カルシウムは、本発明の目的で
ある耐熱性を高める効果を持つ。これは、カルシウムが
Mg2 Ca化合物になって結晶粒界に析出するためであ
る。この化合物は、硬く、熱的に極めて安定であるた
め、200℃以上の高温までマグネシウム基合金の機械
的強度が維持される。カルシウム添加により耐熱性を改
善するには適正な添加範囲があり、0.5%未満では高
温強度が十分でなく、また3.0%を超えて過剰に添加
した場合は、高温強度は増加するものの靭性が著しく低
下してしまう。このため、カルシウム添加量は、0.5
〜3.0%、好ましくは0.8〜2.0%とする。
は、以下の通りである。カルシウムは、本発明の目的で
ある耐熱性を高める効果を持つ。これは、カルシウムが
Mg2 Ca化合物になって結晶粒界に析出するためであ
る。この化合物は、硬く、熱的に極めて安定であるた
め、200℃以上の高温までマグネシウム基合金の機械
的強度が維持される。カルシウム添加により耐熱性を改
善するには適正な添加範囲があり、0.5%未満では高
温強度が十分でなく、また3.0%を超えて過剰に添加
した場合は、高温強度は増加するものの靭性が著しく低
下してしまう。このため、カルシウム添加量は、0.5
〜3.0%、好ましくは0.8〜2.0%とする。
【0008】ジルコニウムは、マグネシウム基合金の結
晶粒を微細化する作用を持つ。結晶粒が細かくなればな
るほど常温および高温における機械的強度および靭性が
向上する。さらに、結晶粒が微細化するとMg2 Caが
より緻密に析出するため、高温強度は一層向上する。結
晶粒を微細化するには適正な添加範囲があり、ジルコニ
ウムが0.05%未満では微細化の効果は得られない。
また、0.8%以上を超えて過剰に添加しても合金中に
溶解せずに沈殿してしまい、強度、靭性に悪影響を及ぼ
す。このため、ジルコニウム添加量は、0.05〜0.
8%、好ましくは0.1〜0.5%とする。
晶粒を微細化する作用を持つ。結晶粒が細かくなればな
るほど常温および高温における機械的強度および靭性が
向上する。さらに、結晶粒が微細化するとMg2 Caが
より緻密に析出するため、高温強度は一層向上する。結
晶粒を微細化するには適正な添加範囲があり、ジルコニ
ウムが0.05%未満では微細化の効果は得られない。
また、0.8%以上を超えて過剰に添加しても合金中に
溶解せずに沈殿してしまい、強度、靭性に悪影響を及ぼ
す。このため、ジルコニウム添加量は、0.05〜0.
8%、好ましくは0.1〜0.5%とする。
【0009】亜鉛、マンガン、チタンは、いずれもマグ
ネシウム基合金の常温における強度を改善する目的で添
加するものである。これらの元素は、耐熱性の改善には
効果を及ぼさないが、下記の範囲内の量を添加しても、
カルシウムやジルコニウムの効果を妨げることはない。
亜鉛は、添加量にほぼ比例して常温強度を高めるが、過
剰に添加した場合は靭性に悪影響を及ぼす。このため、
亜鉛の添加は、3.0%以下とする。マンガンは、少量
添加すると常温強度を高める他、耐食性を向上させる効
果を有する。しかしながら、過剰に添加した場合は靭性
に悪影響を及ぼす。このため、マンガンの添加は、0.
5%以下とする。チタンは、少量添加すると常温強度を
高める他、靭性を向上させる効果を持つ。しかしなが
ら、0.2%を超えて添加しても沈殿してしまい、それ
以上の効果は得られない。このため、チタンの上限は
0.2%とする。
ネシウム基合金の常温における強度を改善する目的で添
加するものである。これらの元素は、耐熱性の改善には
効果を及ぼさないが、下記の範囲内の量を添加しても、
カルシウムやジルコニウムの効果を妨げることはない。
亜鉛は、添加量にほぼ比例して常温強度を高めるが、過
剰に添加した場合は靭性に悪影響を及ぼす。このため、
亜鉛の添加は、3.0%以下とする。マンガンは、少量
添加すると常温強度を高める他、耐食性を向上させる効
果を有する。しかしながら、過剰に添加した場合は靭性
に悪影響を及ぼす。このため、マンガンの添加は、0.
5%以下とする。チタンは、少量添加すると常温強度を
高める他、靭性を向上させる効果を持つ。しかしなが
ら、0.2%を超えて添加しても沈殿してしまい、それ
以上の効果は得られない。このため、チタンの上限は
0.2%とする。
【0010】
【実施例】本発明を実施例に基づいてさらに説明する。
本発明の合金の成分範囲に含まれる6種類の本発明合金
とこの成分範囲外の4種類の比較合金の合計10種類の
マグネシウム基合金を下記の方法で溶製した。まず、マ
グネシウム約5kgとKCl、CaCl2 等からなるフラ
ックスを鋳鋼製円筒を用い高周波誘導加熱によって溶解
した後、カルシウムを加え、さらにZrCl4 20.7
%、残成分KCl、CaCl2 、BaCl2 からなる添
加材を加えてよく攪拌した。次いで、溶湯を720℃の
温度に保って約15分間静置し、柄杓でくみ出し、JI
S H5203「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。これらの鋳物からJIS Z2
201「金属材料引張試験片」に記載の14A号試験片
を採取し、引張試験を行った。
本発明の合金の成分範囲に含まれる6種類の本発明合金
とこの成分範囲外の4種類の比較合金の合計10種類の
マグネシウム基合金を下記の方法で溶製した。まず、マ
グネシウム約5kgとKCl、CaCl2 等からなるフラ
ックスを鋳鋼製円筒を用い高周波誘導加熱によって溶解
した後、カルシウムを加え、さらにZrCl4 20.7
%、残成分KCl、CaCl2 、BaCl2 からなる添
加材を加えてよく攪拌した。次いで、溶湯を720℃の
温度に保って約15分間静置し、柄杓でくみ出し、JI
S H5203「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。これらの鋳物からJIS Z2
201「金属材料引張試験片」に記載の14A号試験片
を採取し、引張試験を行った。
【0011】10種類のマグネシウム基合金の成分およ
び引張試験の結果を、表1に示す。なお、試料4の亜鉛
は純亜鉛を用い、試料5のマンガンはMnCl2 、試料
6のチタンはK2 TiF6 の形で添加した。また、比較
合金である試料10の希土類金属はミッシュメタル(L
a、Ce、Ndの混合物)を使用した。
び引張試験の結果を、表1に示す。なお、試料4の亜鉛
は純亜鉛を用い、試料5のマンガンはMnCl2 、試料
6のチタンはK2 TiF6 の形で添加した。また、比較
合金である試料10の希土類金属はミッシュメタル(L
a、Ce、Ndの混合物)を使用した。
【表1】 表1に示すように、本発明の合金(試料1〜6)は、比
較合金(試料7〜9)に比べて、いずれも引張強度が高
いばかりでなく、鉄鋼材料の降伏点に対応する0.2%
耐力(永久伸びが0.2%になるときの応力)も高く、
靭性の指標である伸びも大きい。また、これは希土類元
素を含有する試料10の合金(ASTM規格のEZ33
Aに相当する合金)と同様の優れた高温強度を示してい
る。
較合金(試料7〜9)に比べて、いずれも引張強度が高
いばかりでなく、鉄鋼材料の降伏点に対応する0.2%
耐力(永久伸びが0.2%になるときの応力)も高く、
靭性の指標である伸びも大きい。また、これは希土類元
素を含有する試料10の合金(ASTM規格のEZ33
Aに相当する合金)と同様の優れた高温強度を示してい
る。
【0012】
【発明の効果】以上のように、本発明のマグネシウムの
基合金は、高温における機械的強度、靭性が優れてお
り、自動車のエンジン部品等の耐熱性を要求される鋳物
部材として広く利用でき、自動車等の軽量化に大いに貢
献するものである。
基合金は、高温における機械的強度、靭性が優れてお
り、自動車のエンジン部品等の耐熱性を要求される鋳物
部材として広く利用でき、自動車等の軽量化に大いに貢
献するものである。
Claims (2)
- 【請求項1】重量%で、カルシウム0.5〜3.0%と
ジルコニウム0.05〜0.8%を含有し、残部が実質
的にマグネシウムからなることを特徴とする、耐熱性に
優れた鋳物用マグネシウム基合金。 - 【請求項2】重量%で、カルシウム0.5〜3.0%と
ジルコニウム0.05〜0.8%を含有し、さらに、
3.0%以下の亜鉛、0.5%以下のマンガンおよび
0.2%以下のチタンのうち少なくとも一種以上を含有
し、残部が実質的にマグネシウムからなることを特徴と
する、耐熱性に優れた鋳物用マグネシウム基合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP50A JPH06235041A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | 耐熱性に優れた鋳物用マグネシウム基合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP50A JPH06235041A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | 耐熱性に優れた鋳物用マグネシウム基合金 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06235041A true JPH06235041A (ja) | 1994-08-23 |
Family
ID=12051130
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP50A Withdrawn JPH06235041A (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | 耐熱性に優れた鋳物用マグネシウム基合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06235041A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004015153A1 (ja) * | 2002-08-08 | 2004-02-19 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 耐熱性マグネシウム合金及びその製造方法 |
CN103184378A (zh) * | 2011-12-27 | 2013-07-03 | 比亚迪股份有限公司 | 一种镁合金及其制备方法 |
CN103255329A (zh) * | 2013-05-07 | 2013-08-21 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种低成本细晶弱织构镁合金薄板及其制造方法 |
CN104046867A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-09-17 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高塑性导热镁合金及其制备方法 |
CN105755340A (zh) * | 2014-12-17 | 2016-07-13 | 宝山钢铁股份有限公司 | 低成本高强高韧高导热变形镁合金及其制备方法 |
JP2018141226A (ja) * | 2017-02-28 | 2018-09-13 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | Mg合金とその製造方法 |
-
1993
- 1993-02-09 JP JP50A patent/JPH06235041A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004015153A1 (ja) * | 2002-08-08 | 2004-02-19 | National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology | 耐熱性マグネシウム合金及びその製造方法 |
CN103184378A (zh) * | 2011-12-27 | 2013-07-03 | 比亚迪股份有限公司 | 一种镁合金及其制备方法 |
CN103255329A (zh) * | 2013-05-07 | 2013-08-21 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种低成本细晶弱织构镁合金薄板及其制造方法 |
WO2014180187A1 (zh) * | 2013-05-07 | 2014-11-13 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种低成本细晶弱织构镁合金薄板及其制造方法 |
US10000836B2 (en) | 2013-05-07 | 2018-06-19 | Baoshan Iron & Steel Co., Ltd. | Low-cost fine-grain weak-texture magnesium alloy sheet and method of manufacturing the same |
CN104046867A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-09-17 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种高塑性导热镁合金及其制备方法 |
CN105755340A (zh) * | 2014-12-17 | 2016-07-13 | 宝山钢铁股份有限公司 | 低成本高强高韧高导热变形镁合金及其制备方法 |
JP2018141226A (ja) * | 2017-02-28 | 2018-09-13 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | Mg合金とその製造方法 |
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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: 20000509 |