鎂合金及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供兼具高阻燃性、高強(qiáng)度及高延展性的鎂合金。發(fā)明的鎂合金的特征在于，具有含有a原子％的Ca、含有b原子％的Al、余量由Mg構(gòu)成的組成，含有c體積％的(Mg,Al)2Ca，a、b和c滿足下述式(1)～(4)，分散有所述(Mg,Al)2Ca，(1)3≤a≤7，(2)4.5≤b≤12，(3)1.2≤b/a≤3.0，(4)10≤c≤35。
【專利說(shuō)明】鎂合金及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鎂合金及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] Mg - Al - Ca合金主要作為壓鑄材料進(jìn)行開(kāi)發(fā)。另外，若過(guò)剩地添加作為溶質(zhì)元 素的Al、Ca則形成硬質(zhì)化合物，由于變?yōu)榇嘈缘亩荒軌虻玫絻?yōu)異的機(jī)械性質(zhì)。
[0003] 因此，Al、Ca的低添加量下的鎂合金的開(kāi)發(fā)日益進(jìn)展，但未達(dá)到改善強(qiáng)度。根據(jù)以 上原因，對(duì)于Mg - Al - Ca合金的研究而言，進(jìn)行了很多關(guān)于形成的相的研究和限于極低 的Al、Ca添加量下的Mg - Al - Ca合金的研究。
[0004] 另外，為了使鎂合金實(shí)用化，需要使阻燃性提高而升高著火溫度。但是，多數(shù)情況 下，若使阻燃性提高，則機(jī)械性質(zhì)降低，阻燃性與機(jī)械性質(zhì)處于權(quán)衡的關(guān)系，難以使二者提 商。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明所要解決的課題
[0006] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的課題在于，提供兼具高阻燃性、高強(qiáng)度及高延展性的鎂 合金或其制造方法。
[0007] 用于解決課題的方法
[0008] 以下，對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0009] [1] -種鎂合金，其特征在于，具有含有a原子％的0&、含有b原子％的八1、余量由 Mg構(gòu)成的組成，
[0010] 含有 C 體積 ％ 的（Mg, Al)2Ca，
[0011] a、b和c滿足下述式（1)?（4)，
[0012] 所述鎂合金中分散有所述（Mg, Al) 2Ca。
[0013] (1)3 ^ a ^ 7
[0014] (2)4. 5 ^ b ^ 12
[0015] (3) I. 2 彡 b/a 彡 3· 0
[0016] (4)10 彡 c 彡 35(優(yōu)選 10 彡 c 彡 30)
[0017] [2] -種鎂合金，其特征在于，具有含有a原子％的0&、含有b原子％的八1、余量由 Mg構(gòu)成的組成，
[0018] 含有 c 體積 ％ 的（Mg, Al)2Ca，
[0019] a、b和c滿足下述式（1)?（4)，
[0020] 所述鎂合金中分散有所述（Mg, Al) 2Ca。
[0021] (1)3 ^ a ^ 7
[0022] (2)8 ^ b ^ 12
[0023] (3) 1.2^ b/a ^ 3. 0
[0024] (4) 10 彡 c 彡 35 (優(yōu)選 10 彡 c 彡 30)
[0025] [3]上述[1]或[2]所述的鎂合金，其特征在于，
[0026] 所述鎂合金中含有X原子％的Zn, X滿足下述式（20)。
[0027] (20) 0 < X 彡 3 (優(yōu)選 1 彡 X 彡 3)
[0028] [4]上述[1]至[3]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于，
[0029] 所述鎂合金含有d體積％的Al12Mg17, d滿足下述式（5)。
[0030] (5)0 < d ^ 10
[0031] [5]上述[1]至[4]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于，
[0032] 所述分散的（Mg, AD2Ca的晶粒直徑為e，e滿足下述式（6)。
[0033] (6) Inm 彡 e 彡 2 μ m
[0034] [6]上述[1]至[5]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于，
[0035] 分散有所述（Mg, AD2Ca的區(qū)域的體積分率為滿足下述式（7)。
[0036] (7)35 ^ f ^ 65
[0037] [7]上述[1]至[6]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于，
[0038] 所述鎂合金的著火溫度為850°C以上。
[0039] [8]上述[1]至[7]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于，
[0040] 所述a和b滿足下述式（Γ )和（2'）。
[0041] (1，）4 彡 a彡 6.5
[0042] (2，）7.5<b<ll
[0043] [9]上述[8]所述的鎂合金，其特征在于，
[0044] 所述a和b滿足下述式（3 '）。
[0045] (3,）11/7 彡 b/a 彡 12/5
[0046] [10]上述[8]或[9]所述的鎂合金，其特征在于，
[0047] 所述鎂合金的著火溫度為1090°C以上。
[0048] [11]上述[1]至[10]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于，
[0049] 所述鎂合金在壓縮屈服強(qiáng)度設(shè)為g、拉伸屈服強(qiáng)度設(shè)為h時(shí)，g與h滿足下述式 ⑶。
[0050] (8) 0· 8 彡 g/h
[0051] [12]上述[1]至[11]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于，
[0052] 所述鎂合金含有i原子％的選自血、21'、5丨、5(3、51138、(：11、1^、86、]\1〇、恥、1和稀 土類(lèi)元素中的至少一種元素，i滿足下述式（9)。
[0053] (9)0 < i ^ 0. 3
[0054] [13]上述[1]至[12]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于，
[0055] 在所述鎂合金中，以化合物中的金屬原子的量計(jì)，含有j原子％的選自A120 3、 Mg2Si、SiC、MgO和CaO中的至少一種化合物，j滿足下述式（10)。
[0056] (10)0 < j ^ 5
[0057] [14] -種鎂合金的制造方法，其特征在于，
[0058] 通過(guò)鑄造法形成以下的鑄造物：具有含有a原子％的0&、含有b原子％的Al、余量 由Mg構(gòu)成的組成，含有c體積％的（Mg, Al)2Ca，a、b和c滿足下述式（1)?（4)，
[0059] 并對(duì)所述鑄造物進(jìn)行塑性加工。
[0060] (1)3 ^ a ^ 7
[0061] (2) 4.5彡b彡 12
[0062] (3) 1.2^ b/a ^ 3. 0
[0063] (4) 10 彡 c 彡 35 (優(yōu)選 10 彡 c 彡 30)
[0064] [15] -種鎂合金的制造方法，其特征在于，
[0065] 通過(guò)鑄造法形成以下的鑄造物：具有含有a原子％的0&、含有b原子％的Al、余量 由Mg構(gòu)成的組成，含有c體積％的（Mg, Al)2Ca，a、b和c滿足下述式（1)?（4)，
[0066] 并對(duì)所述鑄造物進(jìn)行塑性加工。
[0067] (1)3 ^ a ^ 7
[0068] (2)8 ^ b ^ 12
[0069] (3) 1.2^ b/a ^ 3. 0
[0070] (4) 10 ^ c ^ 30
[0071] [16] -種鎂合金的制造方法，其特征在于，
[0072] 通過(guò)鑄造法形成以下的鑄造物：具有含有a原子％的0&、含有b原子％的Al、含有 X原子％的Zn、余量由Mg構(gòu)成的組成，a、b和C滿足下述式（1)?（3)和（20),
[0073] 對(duì)所述鑄造物進(jìn)行塑性加工。
[0074] (1)3 ^ a ^ 7
[0075] (2)4. 5 ^ b ^ 12
[0076] (3) 1. 2 彡 b/a 彡 3. 0
[0077] (20)0 < X ^ 3
[0078] [17]上述[16]所述的鎂合金的制造方法，其特征在于，
[0079] 所述鑄造物含有c體積％的（Mg, Al) 2Ca，c滿足下述式（4)。
[0080] (4) 10 ^ c ^ 35
[0081] [18]上述[14]至[17]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于，
[0082] 所述鑄造物含有d體積％的Al12Mg17, d滿足下述式（5)。
[0083] (5)0 < d ^ 10
[0084] [19]上述[14]至[18]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于，
[0085] 形成所述鑄造物時(shí)的冷卻速度為1000K/秒以下。
[0086] [20]上述[14]至[19]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于，
[0087] 進(jìn)行所述塑性加工時(shí)的等效應(yīng)變?yōu)?. 2以上。
[0088] [21]上述[14]至[20]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于，
[0089] 在進(jìn)行所述塑性加工前，以400°C?600°C的溫度對(duì)所述鑄造物進(jìn)行5分鐘?24 小時(shí)的熱處理。
[0090] [22]上述[14]至[21]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于，
[0091] 所述a和b滿足下述式（Γ )和（2'）。
[0092] (Γ )4 ^ a ^ 6. 5
[0093] (2,）7.5 彡11
[0094] [23]上述[22]所述的鎂合金的制造方法，其特征在于，
[0095] 所述a和b滿足下述式（3 '）。
[0096] (3,）11/7 彡 b/a 彡 12/5
[0097] [24]上述[14]至[23]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于，
[0098] 進(jìn)行所述塑性加工后的所述（Mg, AD2Ca的晶粒直徑為e，e滿足下述式（6)。
[0099] (6) Inm ^ e ^ 2 μ m
[0100] [25]上述[14]至[24]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于，
[0101] 進(jìn)行所述塑性加工后的分散有所述（Mg, AD2Ca的區(qū)域的體積分率為f%，f滿足 下述式（7)。
[0102] (7)35 ^ f ^ 65
[0103] [26]上述[14]至[25]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于，
[0104] 在進(jìn)行所述塑性加工后，對(duì)所述鎂合金進(jìn)行熱處理。
[0105] [27]上述[14]至[25]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于，
[0106] 在進(jìn)行所述塑性加工后，對(duì)所述鎂合金進(jìn)行固溶處理。
[0107] [28]上述[27]所述的鎂合金的制造方法，其特征在于，
[0108] 在進(jìn)行所述固溶處理后，對(duì)所述鎂合金進(jìn)行時(shí)效處理。
[0109] [29]上述[14]至[28]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于，
[0110] 所述鎂合金在壓縮屈服強(qiáng)度為g、拉伸屈服強(qiáng)度為h時(shí)，g與h滿足下述式（8)。
[0111] (8) 0.8^ g/h
[0112] [30]上述[14]至[29]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于，
[0113] 所述鑄造物中含有 i 原子％的選自 Mn、Zr、Si、Sc、Sn、Ag、Cu、Li、Be、Mo、Nb、W^P 稀土類(lèi)元素中的至少一種元素，i滿足下述式（9)。
[0114] (9)0 < i ^ 0. 3
[0115] [31]上述[14]至[30]中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于，
[0116] 在所述鑄造物中，以化合物中的金屬原子的量計(jì)，含有j原子％的選自A120 3、 Mg2Si、SiC、MgO和CaO中的至少一種化合物，j滿足下述式（10)。
[0117] (10)0 < j ^ 5
[0118] 發(fā)明效果
[0119] 通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，能夠提供兼具高阻燃性、高強(qiáng)度及高延展性的 鎂合金或其制造方法。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0120] 圖1是表示在室溫下對(duì)Mgltltl _a_bCaaAlb合金鑄造擠壓材料進(jìn)行拉伸試驗(yàn)的結(jié)果 的圖。
[0121] 圖2是表示在室溫下對(duì)MgltlHbCaaAl b合金鑄造擠壓材料進(jìn)行拉伸試驗(yàn)的結(jié)果 的圖。
[0122] 圖3是Mg85AlltlCa5合金擠壓材料的組織照片（SEM圖像）。
[0123] 圖4是Mg83.75Al1QCa 6.25合金擠壓材料中的（Mg, Al) 2Ca的TEM圖像及電子衍射圖形。
[0124] 圖 5 是表不 Mgltltl - a -bCaaAlb 合金（a :2· 5 ?7. 5 原子％，b :2· 5 ?12. 5 原子％ ) 合金擠壓材料的形成相與機(jī)械特性的圖。
[0125] 圖6是表示Mg95 _xAlxCa5合金擠壓材料的機(jī)械特性對(duì)Al添加量的依賴性的圖。
[0126] 圖7是表示Mg9tl_xAl1(lCa x合金擠壓材料的機(jī)械特性對(duì)Ca添加量的依賴性的圖。
[0127] 圖8是表示Mg9tl_xAl1(lCa x合金擠壓材料的組織變化對(duì)Ca添加量的依賴性的圖。
[0128] 圖9是表示Mg85AlltlCa5合金擠壓材料的機(jī)械特性對(duì)擠壓比的依賴性的圖。
[0129] 圖10是表示利用室溫拉伸試驗(yàn)對(duì)Mg85AlltlCa 5合金熱處理擠壓材料評(píng)價(jià)機(jī)械性質(zhì) 的結(jié)果的圖。
[0130] 圖11是表示Mg85AlltlCa5合金材料的著火溫度對(duì)Ca添加量的依賴性的圖。
[0131] 圖12是表示Mgltltl _xCax(x = 0?5)合金材料等的著火溫度對(duì)Ca添加量的依賴 性的圖。
[0132] 圖13是表示Mg89 IAlltlCa1Znx (X = 0?2. 0)合金材料等的著火溫度對(duì)Zn添加量 的依賴性的圖。
[0133] 圖14是表不將Mg85AlltlCa5合金在大氣中烙融后的合金試樣的表面皮膜的結(jié)構(gòu)的 照片和表示皮膜的分析結(jié)果的圖。
[0134] 圖15是不意性地表不圖14所不的合金試樣的表面皮膜的圖。

【具體實(shí)施方式】
[0135] 以下，采用附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。但是，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而 言，容易理解，本發(fā)明并非限定于以下的說(shuō)明，在不脫離本發(fā)明的主旨及其范圍的條件下， 可以對(duì)其方式和詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行各種變更。由此，本發(fā)明并非限定于以下所示的實(shí)施方式的 記載內(nèi)容進(jìn)行解釋。
[0136] (實(shí)施方式1)
[0137] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是，使用作為高濃度地添加了溶質(zhì)元素的鎂合金的Mg - Al - Ca合金，開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度的形變合金。作為顯示出優(yōu)異的機(jī)械特性的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方 式的Mg83.75Al 1(lCa6.25擠壓材料的拉伸屈服強(qiáng)度、延伸率分別達(dá)到460MPa、3. 3%，大大超過(guò)現(xiàn) 有的Mg - Al - Ca合金鑄造材料及形變合金的特性。
[0138] 在現(xiàn)有的研究中報(bào)告了以下內(nèi)容，在Mg - Al - Ca合金中，若含有Al和Ca的化 合物的體積分率變高，則延展性降低而顯示出脆性。
[0139] 但是，本發(fā)明人以開(kāi)發(fā)在化合物的體積分率變高的Al及Ca的高濃度組成范圍的 形變合金為目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)通過(guò)在金屬組織中分散硬質(zhì)的Mg - Al - Ca三元系化合物，能夠得 到高強(qiáng)度和較大的延展性。
[0140] 向Mg中添加 Al的優(yōu)點(diǎn)在于提高機(jī)械性質(zhì)、提高耐蝕性、和由于Al的比重為2. 70 而有助于輕量化。
[0141] 向Mg中添加 Ca的優(yōu)點(diǎn)在于提高阻燃性、提高機(jī)械性質(zhì)、提高耐蠕變性、和由于Ca 的比重為1. 55而有助于輕量化。
[0142] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的鎂合金具有含有a原子％的Ca、含有b原子％的A1、余 量由Mg構(gòu)成的組成，含有c體積％的作為C36型化合物的（Mg, Al)2Ca，a、b和c滿足下述式 (1)?（4)，分散有（Mg, Al)2Ca。需要說(shuō)明的是，更優(yōu)選為a和b滿足下述式（Γ)和（2'）， 進(jìn)一步優(yōu)選為a和b滿足下述式（3'）。
[0143] (1)3 ^ a ^ 7
[0144] (2)4. 5 彡 b 彡 12(或 8 彡 b 彡 12)
[0145] (3) 1. 2 彡 b/a 彡 3. 0
[0146] (4)10 彡 c 彡 35 (優(yōu)選 10 彡 c 彡 30)
[0147] (1，）4 彡 a彡 6.5
[0148] (2，）7.5<b<ll
[0149] (3,）11/7 彡 b/a 彡 12/5
[0150] 使Al及Ca的含量為上述式（1)和⑵的范圍的理由如下。
[0151] 由于若Al含量大于12原子％，則不能得到充分的強(qiáng)度。
[0152] 由于若Al含量小于4. 5原子％，則不能得到充分的延展性。
[0153] 由于若Ca含量大于7原子％，則難以使鎂合金成為堅(jiān)固的狀態(tài)，難以進(jìn)行塑性加 工。
[0154] 由于若Ca含量小于3原子％，則不能得到充分的阻燃性。
[0155] 在上述的鎂合金中，具有上述范圍的含量的Al和Ca以外的成分為鎂，但也可以含 有不影響合金特性的程度的雜質(zhì)或其他元素。即，上述的"余量由Mg構(gòu)成"不僅表示余量全 部由Mg構(gòu)成的情況，也表示余量中含有不影響合金特性的程度的雜質(zhì)或其他元素的情況。
[0156] 由于上述的（Mg, AD2Ca為硬質(zhì)化合物，因此通過(guò)使該硬質(zhì)化合物微細(xì)并分散而能 夠得到高強(qiáng)度。換言之，為了得到高強(qiáng)度，優(yōu)選使作為硬質(zhì)化合物的（Mg, AD2Ca以高體積 分率分散于金屬組織中。需要說(shuō)明的是，（Mg, AD2Ca的分散程度為1個(gè)/μπι2以上即可。
[0157] 另外，（Mg, AD2Ca為等軸晶，（Mg, AD2Ca的晶粒的縱橫比大致為1即可。
[0158] 另外，上述的鎂合金含有d體積％的Al12Mg17W相），d滿足下述式（5)即可。β 相未必是必要的相，但根據(jù)組成而不可避免地生成。
[0159] (5)0 < d ^ 10
[0160] 另外，按照上述那樣分散的（Mg, AD2Ca的晶粒直徑為e，e滿足下述式（6)即可。
[0161] (6) Inm ^ e ^ 2 μ m
[0162] 通過(guò)使（Mg, AD2Ca的晶粒直徑為2 μ m以下，能夠得到高強(qiáng)度的鎂合金。
[0163] 但是，上述式（6)并不表示若鎂合金中的并非全部（Mg, AD2Ca具有2μπι以下的晶 粒直徑，則不能高強(qiáng)度化，而表示只要主體的（Mg, Al) 2Ca為2 μ m以下即可，例如若鎂合金 中的（Mg, AD2Ca的50體積％以上為2μπι以下，則能夠得到高強(qiáng)度的鎂合金。需要說(shuō)明的 是，主體的（Mg, AD2Ca為2μπι以下即可的理由是，有時(shí)晶粒直徑大于2μπι的（Mg, AD2Ca 存在于鎂合金中。
[0164] 按照上述那樣分散有（Mg, AD2Ca的區(qū)域的體積分率為f%，優(yōu)選f滿足下述式 (7)，更優(yōu)選滿足下述式（7'）。
[0165] (7)35 ^ f ^ 65
[0166] (7'）35 < f < 55
[0167] 在鎂合金中，存在未分散C36型化合物的無(wú)化合物區(qū)域、和分散有C36型化合物的 化合物分散區(qū)域。該化合物分散區(qū)域表示上述的分散有（Mg, AD2Ca的區(qū)域。
[0168] 化合物分散區(qū)域有助于強(qiáng)度的提高，無(wú)化合物區(qū)域有助于延展性的提高。由此，化 合物分散區(qū)域越多則越能夠提高強(qiáng)度，無(wú)化合物區(qū)域越多則越能夠提高延展性。因此，通過(guò) 使鎂合金中的分散有（Mg, AD2Ca的區(qū)域的體積分率f滿足上述式（7)或（7'），能夠保持 高強(qiáng)度并使延展性提高。
[0169] 按照上述，通過(guò)使Mg中含有3原子％以上的Ca,能夠使鎂合金的著火溫度為 900°C以上。
[0170] 另外，按照上述，通過(guò)使Mg中含有4原子％以上的Ca,能夠使鎂合金的著火溫度為 1090°C以上（沸點(diǎn)以上）。按照這樣，若著火溫度為鎂合金的沸點(diǎn)以上，則能夠稱為實(shí)質(zhì)上 不燃性的鎂合金。
[0171] 另外，上述的鎂合金在壓縮屈服強(qiáng)度為g、拉伸屈服強(qiáng)度為h時(shí)，g和h滿足下述式 ⑶。
[0172] (8) 0.8^ g/h
[0173] 現(xiàn)有的鎂合金的壓縮屈服強(qiáng)度/拉伸屈服強(qiáng)度之比為0. 7以下，因此根據(jù)本實(shí)施 方式的鎂合金在這一點(diǎn)上也可以稱為高強(qiáng)度。
[0174] 另外，上述的鎂合金中含有i原子％的選自Mn、Zr、Si、Sc、Sn、Ag、Cu、Li、Be、Mo、 Nb、W和稀土類(lèi)元素中的至少一種元素，i滿足下述式（9)即可。由此，能夠兼具高阻燃性、 高強(qiáng)度和高延展性并且改善各種特性（例如耐蝕性）。
[0175] (9)0 < i ^ 0. 3
[0176] 另外，在上述的鎂合金中，以化合物中的金屬原子的量計(jì)，含有j原子％的選自 Al203、Mg2Si、SiC、Mg0和CaO中的至少一種化合物，j滿足下述式（10)即可，更優(yōu)選滿足下 述式（10'）即可。由此，能夠兼具高阻燃性、高強(qiáng)度和高延展性并且改善各種特性。
[0177] (10)0 < j ^ 5
[0178] (10，）0<j<2
[0179] 根據(jù)本實(shí)施方式，使作為硬質(zhì)化合物的Mg - Al - Ca三元系化合物分散于金屬組 織中，由此能夠提高機(jī)械特性，能夠得到高強(qiáng)度和較大的延展性，并且能夠提高阻燃性。
[0180] 另外，上述的鎂合金中含有X原子％的Zn, X滿足下述式（20)即可。
[0181] (20) 0 < X < 3 (優(yōu)選 I < X < 3，進(jìn)一步優(yōu)選 I < x < 2)
[0182] 通過(guò)以上述方式含有Zn,能夠提高強(qiáng)度和著火溫度。
[0183] (實(shí)施方式2)
[0184] 對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的鎂合金的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0185] 首先，通過(guò)熔解鑄造制作包含鎂合金的鑄造物。該鎂合金的組成與實(shí)施方式1相 同。該鑄造物與實(shí)施方式1同樣地具有Mg - Al - Ca三元系化合物，也可以具有Al12Mg1715
[0186] 需要說(shuō)明的是，憑借熔解鑄造進(jìn)行鑄造時(shí)的冷卻速度為1000K/秒以下，更優(yōu)選為 100K/秒以下。
[0187] 接著，對(duì)具有作為硬質(zhì)化合物的Mg - Al - Ca三元系化合物的鑄造物進(jìn)行塑性加 工，由此能夠使Mg - Al - Ca三元系化合物微細(xì)分散，其結(jié)果是，該鎂合金能夠得到高強(qiáng)度 和較大的延展性，并且能夠提高阻燃性。需要說(shuō)明的是，優(yōu)選進(jìn)行塑性加工時(shí)的等效應(yīng)變?yōu)?2.2以上（相當(dāng)于擠壓比為9以上）。
[0188] 作為上述塑性加工的方法，可以使用例如擠壓、ECAE (equal - channel - angular - extrusion)加工法、乳制、拉拔和鍛造、這些的重復(fù)加工、FSW加工等。
[0189] 進(jìn)行基于擠壓的塑性加工時(shí)，優(yōu)選使擠壓溫度為250°C以上且500°C以下，使擠壓 導(dǎo)致的截面減小率為5%以上。
[0190] ECAE加工法是為了向試樣導(dǎo)入均勻的應(yīng)變，在每個(gè)道次使試樣長(zhǎng)軸方向每次旋轉(zhuǎn) 90°的方法。具體而言，是如下的方法：使作為成形用材料的鎂合金鑄造物強(qiáng)行進(jìn)入形成有 截面形狀為L(zhǎng)字形的成形孔的成形用模具的所述成形孔中，特別是在L狀成形孔的彎曲為 90°的部分對(duì)所述鎂合金鑄造物施加應(yīng)力，而得到強(qiáng)度和韌性優(yōu)異的成形體。優(yōu)選ECAE的 道次數(shù)為1?8道。更優(yōu)選為3?5道。優(yōu)選ECAE加工時(shí)的溫度為250°C以上且500°C以 下。
[0191] 進(jìn)行基于軋制的塑性加工時(shí)，優(yōu)選使軋制溫度為250°C以上且500°C以下，使壓下 率為5%以上。
[0192] 進(jìn)行基于拉拔加工的塑性加工時(shí)，優(yōu)選進(jìn)行拉拔加工時(shí)的溫度為250°C以上且 500°C以下，所述拉拔加工的截面減小率為5%以上。
[0193] 進(jìn)行基于鍛造的塑性加工時(shí)，優(yōu)選進(jìn)行鍛造加工時(shí)的溫度為250°C以上且500°C 以下，所述鍛造加工的加工率為5%以上。
[0194] 以上述方式對(duì)鎂合金進(jìn)行了塑性加工的塑性加工物微細(xì)地分散有硬質(zhì)化合物，因 此，與進(jìn)行塑性加工前相比，能夠使強(qiáng)度和延展性等機(jī)械特性飛躍性地提高。
[0195] 另外，可以在進(jìn)行上述塑性加工前，以400°C?600°C的溫度對(duì)鑄造物進(jìn)行5分 鐘?24小時(shí)的熱處理?？梢酝ㄟ^(guò)該熱處理提高延展性。
[0196] 進(jìn)行上述塑性加工后的鎂合金中的（Mg, AD2Ca的晶粒直徑為e，e滿足下述式（6) 即可。按照這樣，通過(guò)使晶粒直徑為2 μ m以下，能夠得到高強(qiáng)度的鎂合金。
[0197] (6) Inm ^ e ^ 2 μ m
[0198] 另外，進(jìn)行上述塑性加工后的鎂合金中分散有（Mg, AD2Ca的區(qū)域的體積分率為 f %，f滿足下述式（7)即可，f滿足下述式（7'）更好。
[0199] (7)35 ^ f ^ 65
[0200] (7'）35<f<55
[0201] 按照這樣，通過(guò)使鎂合金中分散有（Mg, AD2Ca的區(qū)域的體積分率f滿足上述式 (7)或（7'），由此，能夠保持高強(qiáng)度并提高延展性。
[0202] 另外，進(jìn)行上述塑性加工后的鎂合金在壓縮屈服強(qiáng)度為g、拉伸屈服強(qiáng)度為h時(shí)，g 和h滿足下述式（8)即可。
[0203] (8) 0.8^ g/h
[0204] 另外，在進(jìn)行上述塑性加工后，以175°C?350°C的溫度對(duì)鎂合金進(jìn)行30分鐘? 150小時(shí)的熱處理即可。由此，引起析出強(qiáng)化而硬度值上升。
[0205] 另外，在進(jìn)行上述塑性加工后，以350°C?560°C的溫度對(duì)鎂合金進(jìn)行30分鐘?12 小時(shí)的固溶處理即可。由此，促進(jìn)析出物形成所必要的溶質(zhì)元素向母相的固溶。
[0206] 另外，在進(jìn)行上述的固溶處理后，以175°C?350°C的溫度對(duì)鎂合金進(jìn)行30分鐘? 150小時(shí)的時(shí)效處理即可。由此，引起析出強(qiáng)化而硬度值上升。
[0207] (實(shí)施方式3)
[0208] 本實(shí)施方式的鎂合金如下：利用與實(shí)施方式2同樣的方法，準(zhǔn)備具有Mg - Al - Ca三元系化合物的鎂合金材料，制作通過(guò)切削該鎂合金材料而作成的多個(gè)數(shù)_見(jiàn)方以下 的片狀的切削物，對(duì)該切削物加以剪斷而固化。固化的方法可以采用例如：將切削物填入罐 中，通過(guò)利用與罐的內(nèi)部形狀相同形狀的棒狀構(gòu)件壓入，由此對(duì)切削物加以剪斷而固化的 方法。
[0209] 在本實(shí)施方式中，也能夠得到與實(shí)施方式2同樣的效果。
[0210]另外，使片狀的切削物固化后的鎂合金與未進(jìn)行切削及固化的鎂合金相比，能夠 成為高強(qiáng)度、高延展性的鎂合金。另外，也可以使切削物固化后的鎂合金進(jìn)行塑性加工。
[0211] 需要說(shuō)明的是，上述的實(shí)施方式1?3的鎂合金能夠用于在高溫氣氛中使用的部 件，例如航空器部件、汽車(chē)用部件，特別是內(nèi)燃機(jī)用活塞、閥門(mén)、挺桿、頂桿、鏈輪燈等。
[0212] 實(shí)施例
[0213] (試樣的制作）
[0214] 首先，在Ar氣氣氛中通過(guò)高頻感應(yīng)加熱熔化，制作表1所示的組成的Mg1(l(l_ a_ bCaaAlb合金（a :2. 5?7. 5原子％，b :2. 5?12. 5原子％ )等的鑄錠（鑄造材料），準(zhǔn)備由這 些鑄錠切出Φ 29 X 65mm的形狀的擠壓坯料。接著，以表1所示的條件對(duì)擠壓坯料進(jìn)行擠壓 加工。擠壓加工按照擠壓比為5、7.5、10，擠壓溫度為5231(、5731(、6231(，擠壓速度為2.5臟/ 秒進(jìn)行。
[0215] (鑄造擠壓材料的機(jī)械特性）
[0216] 在室溫下對(duì)進(jìn)行了上述的擠壓加工的Mgltltl _ a _ bCaaAlb合金鑄造擠壓材料等進(jìn)行 拉伸試驗(yàn)和壓縮試驗(yàn)。將其結(jié)果示于表1、圖1和圖2中。需要說(shuō)明的是，圖1和圖2中的 表示彈性范圍斷裂。表1的拉伸特性中的YS表示0.2%拉伸屈服強(qiáng)度，UTS表示抗拉 強(qiáng)度，表1的壓縮特性中的YS表示0. 2%壓縮屈服強(qiáng)度，UTS表示壓縮強(qiáng)度。
[0217] [表 1]
[0218]

【權(quán)利要求】
1. 一種鎂合金，其特征在于， 具有含有a原子％的Ca、含有b原子％的A1、余量由Mg構(gòu)成的組成， 含有c體積％的（Mg，Al)2Ca， a、b和c滿足下述式（1)?（4)， 所述鎂合金中分散有所述（Mg，Al)2Ca， (1) 3 ^ a ^ 7, (2) 4. 5 ^ b ^ 12, (3) 1. 2 彡 b/a 彡 3. 0， (4) 10 彡 c 彡 35。
2. -種鎂合金，其特征在于， 具有含有a原子％的Ca、含有b原子％的A1、余量由Mg構(gòu)成的組成， 含有c體積％的（Mg，Al)2Ca， a、b和c滿足下述式（1)?（4)， 所述鎂合金中分散有所述（Mg，Al)2Ca， (1) 3 ^ a ^ 7, (2) 8 彡 b 彡 12， (3) 1. 2 彡 b/a 彡 3. 0， (4) 10 彡 c 彡 35。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鎂合金，其特征在于， 所述鎂合金中含有x原子％的Zn，x滿足下述式（20)， (20) 0 < x彡3 (優(yōu)選1彡x彡3)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于， 所述鎂合金含有d體積％的Al12Mg17, d滿足下述式（5)。 (5) 0 < d ^ 10
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于， 所述分散的（Mg，Al)2Ca的晶粒直徑為e，e滿足下述式（6)， (6) lnm < e < 2 u m。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于， 分散有所述（Mg，Al)2Ca的區(qū)域的體積分率為f%，f滿足下述式（7)， (7) 35 彡 f 彡 65。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于， 所述鎂合金的著火溫度為850°C以上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于， 所述a和b滿足下述式（1'）和（2'）， (1，）4 彡 a 彡 6. 5， (2,）7. 5 彡 b 彡 11。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的鎂合金，其特征在于， 所述a和b滿足下述式（3'）， (3,）11/7 彡 b/a 彡 12/5。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的鎂合金，其特征在于， 所述鎂合金的著火溫度為1090°C以上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于， 所述鎂合金在壓縮屈服強(qiáng)度設(shè)為g、拉伸屈服強(qiáng)度設(shè)為h時(shí)，g和h滿足下述式（8)， (8) 0. 8 彡 g/h。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于， 所述鎂合金含有i原子％的選自血、21'、31、3(：、31138、(：11、1^、86、]\1〇、恥、1和稀土類(lèi) 元素中的至少一種元素，i滿足下述式（9)， (9) 0 < i < 0? 3。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于， 在所述鎂合金中，以化合物中的金屬原子的量計(jì)，含有j原子％的選自A1203、Mg2Si、 SiC、MgO和CaO中的至少一種化合物，j滿足下述式（10)， (10) 0 < j 彡 5。
14. 一種鎂合金的制造方法，其特征在于， 通過(guò)鑄造法形成以下的鑄造物：具有含有a原子％的Ca、含有b原子％的A1、余量由Mg 構(gòu)成的組成，含有c體積％的（Mg, Al)2Ca，a、b和c滿足下述式（1)?（4)， 并對(duì)所述鑄造物進(jìn)行塑性加工， (1) 3 ^ a ^ 7, (2) 4. 5 ^ b ^ 12, (3) 1. 2 彡 b/a 彡 3. 0， (4) 10 彡 c 彡 35。
15. -種鎂合金的制造方法，其特征在于， 通過(guò)鑄造法形成以下的鑄造物：具有含有a原子％的Ca、含有b原子％的A1、余量由Mg 構(gòu)成的組成，含有c體積％的（Mg, Al)2Ca，a、b和c滿足下述式（1)?（4)， 并對(duì)所述鑄造物進(jìn)行塑性加工， (1) 3 ^ a ^ 7, (2) 8 彡 b 彡 12， (3) 1. 2 彡 b/a 彡 3. 0， (4) 10 彡 c 彡 30。
16. -種鎂合金的制造方法，其特征在于， 通過(guò)鑄造法形成以下的鑄造物：具有含有a原子％的Ca、含有b原子％的A1、含有x原 子％的Zn、余量由Mg構(gòu)成的組成，a、b和c滿足下述式⑴?⑶和（20), 并對(duì)所述鑄造物進(jìn)行塑性加工， (1) 3 ^ a ^ 7, (2) 4. 5 ^ b ^ 12, (3) 1. 2 彡 b/a 彡 3. 0， (20)0 < x ^ 3〇
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的鎂合金的制造方法，其特征在于， 所述鑄造物含有c體積％的（Mg，Al) 2Ca，c滿足下述式（4)， (4) 10 彡 c 彡 35。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14至17中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于， 所述鑄造物含有d體積％的Al12Mg17, d滿足下述式（5)， (5) 0 < 10。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14至18中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于， 形成所述鑄造物時(shí)的冷卻速度為1000K/秒以下。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14至19中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于， 進(jìn)行所述塑性加工時(shí)的等效應(yīng)變?yōu)?. 2以上。
21. 根據(jù)權(quán)利要求14至20中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于， 在進(jìn)行所述塑性加工前，以400°C?600°C的溫度對(duì)所述鑄造物進(jìn)行5分鐘?24小時(shí) 的熱處理。
22. 根據(jù)權(quán)利要求14至21中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于， 所述a和b滿足下述式（1'）和（2'）， (1，）4 彡 a 彡 6. 5， (2,）7. 5 彡 b 彡 11。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的鎂合金的制造方法，其特征在于， 所述a和b滿足下述式（3'）， (3,）11/7 彡 b/a 彡 12/5。
24. 根據(jù)權(quán)利要求14至23中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于， 進(jìn)行所述塑性加工后的所述（Mg，Al)2Ca的晶粒直徑為e，e滿足下述式（6)， (6) lnm < e < 2 u m。
25. 根據(jù)權(quán)利要求14至24中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于， 進(jìn)行所述塑性加工后的分散有所述（Mg，Al)2Ca的區(qū)域的體積分率為f%，f滿足下述 式⑵， (7) 35 彡 f 彡 65。
26. 根據(jù)權(quán)利要求14至25中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于， 在進(jìn)行所述塑性加工后，對(duì)所述鎂合金進(jìn)行熱處理。
27. 根據(jù)權(quán)利要求14至25中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于， 在進(jìn)行所述塑性加工后，對(duì)所述鎂合金進(jìn)行固溶處理。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的鎂合金的制造方法，其特征在于， 在進(jìn)行所述固溶處理后，對(duì)所述鎂合金進(jìn)行時(shí)效處理。
29. 根據(jù)權(quán)利要求14至28中的任一項(xiàng)所述的鎂合金，其特征在于， 所述鎂合金在壓縮屈服強(qiáng)度為g、拉伸屈服強(qiáng)度為h時(shí)，g和h滿足下述式（8)， (8) 0. 8 彡 g/h。
30. 根據(jù)權(quán)利要求14至29中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于， 所述鑄造物中含有i原子％的選自血、21'、51、5(：、51138、(：11、1^、86、]\1〇、恥、1和稀土 類(lèi)元素中的至少一種元素，i滿足下述式（9)， (9) 0 < i < 0? 3。
31. 根據(jù)權(quán)利要求14至30中的任一項(xiàng)所述的鎂合金的制造方法，其特征在于， 在所述鑄造物中，以化合物中的金屬原子的量計(jì)，含有j原子％的選自A1203、Mg2Si、 SiC、MgO和CaO中的至少一種化合物，j滿足下述式（10)， (10)0 < j 彡 5。
【文檔編號(hào)】C22F1/00GK104334761SQ201380030178
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2013年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月19日
【發(fā)明者】河村能人, 山崎倫昭 申請(qǐng)人:國(guó)立大學(xué)法人熊本大學(xué), 住友電氣工業(yè)株式會(huì)社