JP2011509350A - Magnesium alloy - Google Patents
Magnesium alloy Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011509350A JP2011509350A JP2010541658A JP2010541658A JP2011509350A JP 2011509350 A JP2011509350 A JP 2011509350A JP 2010541658 A JP2010541658 A JP 2010541658A JP 2010541658 A JP2010541658 A JP 2010541658A JP 2011509350 A JP2011509350 A JP 2011509350A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- magnesium
- content
- weight
- based alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 172
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 172
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 46
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 44
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 11
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 27
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 21
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 5
- QALAKUHQOSUJEU-UHFFFAOYSA-N calcium;magnesium Chemical compound [Mg+2].[Ca+2] QALAKUHQOSUJEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 abstract description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- -1 2 to 5% by weight Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 15
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 10
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910001122 Mischmetal Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001206 Neodymium Chemical class 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- SOWHJXWFLFBSIK-UHFFFAOYSA-N aluminum beryllium Chemical compound [Be].[Al] SOWHJXWFLFBSIK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000012821 model calculation Methods 0.000 description 2
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 2
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000007528 sand casting Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 2
- 229910000952 Be alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000722 Didymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000224487 Didymium Species 0.000 description 1
- 150000000921 Gadolinium Chemical class 0.000 description 1
- 229910001060 Gray iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000846 In alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000583 Nd alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001154 Pr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- RKLPWYXSIBFAJB-UHFFFAOYSA-N [Nd].[Pr] Chemical compound [Nd].[Pr] RKLPWYXSIBFAJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- MAHPNPYYQAIOJN-UHFFFAOYSA-N azimsulfuron Chemical compound COC1=CC(OC)=NC(NC(=O)NS(=O)(=O)C=2N(N=CC=2C2=NN(C)N=N2)C)=N1 MAHPNPYYQAIOJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001572 beryllium Chemical class 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910001234 light alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MIOQWPPQVGUZFD-UHFFFAOYSA-N magnesium yttrium Chemical compound [Mg].[Y] MIOQWPPQVGUZFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000010117 thixocasting Methods 0.000 description 1
- 238000010119 thixomolding Methods 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C23/00—Alloys based on magnesium
- C22C23/06—Alloys based on magnesium with a rare earth metal as the next major constituent
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
Abstract
マグネシウム系合金であって、重量で、2〜5% 希土類元素(この合金は希土類元素としてランタンおよびセリウムを含有し、ランタン含量はセリウム含量よりも大きい);0.2〜0.8% 亜鉛;0〜0.15% アルミニウム;0〜0.5% イットリウムまたはガドリニウム;0〜0.2% ジルコニウム;0〜0.3% マンガン;0〜0.1% カルシウム;0〜25ppm ベリリウムからなり、偶発的な不純物を除いて残りはマグネシウムである、マグネシウム系合金。
【選択図】図1Magnesium-based alloy, 2 to 5% by weight, rare earth elements (the alloy contains lanthanum and cerium as rare earth elements, the lanthanum content is greater than the cerium content); 0.2 to 0.8% zinc; 0-0.15% aluminum; 0-0.5% yttrium or gadolinium; 0-0.2% zirconium; 0-0.3% manganese; 0-0.1% calcium; 0-25 ppm beryllium; incidental Magnesium-based alloy, with the exception of magnesium, the rest being magnesium.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、マグネシウム系合金に関し、より具体的には、高圧鋳造法(HPDC)により鋳造することができるマグネシウム系合金に関する。 The present invention relates to a magnesium-based alloy, and more specifically to a magnesium-based alloy that can be cast by a high pressure casting method (HPDC).
燃料消費量を制限して大気への有害な排出物を減少させるというニーズの高まりに伴い、自動車製造業者はより低燃費の車両を開発しようとしている。車両の全体の重量を減少させることは、この目標を成し遂げるための鍵である。いずれの車両でも車両の重量に対する主要な寄与因子は、エンジンおよび伝導機構の他の構成要素である。エンジンの最も重要な構成要素は、総エンジン重量の20〜25%を構成するシリンダーブロックである。過去には、アルミニウム合金シリンダーブロックを導入して慣用的なねずみ鋳鉄ブロックを置き換えることによって著しい軽量化がなされ、そしてエンジン動作の間に発生する温度および応力に耐えることができるマグネシウム合金が使用されば、40%の程度のさらなる重量減少を成し遂げることができるであろう。実行可能なマグネシウムエンジンブロックの製造を考慮することができるまでには、所望の高温機械的特性と費用効率が高い製造プロセスとを組み合わせるこのような合金の開発が必要である。 With the growing need to limit fuel consumption and reduce harmful emissions to the atmosphere, car manufacturers are trying to develop more fuel-efficient vehicles. Reducing the overall weight of the vehicle is key to achieving this goal. The primary contributor to vehicle weight in any vehicle is the engine and other components of the transmission mechanism. The most important component of the engine is a cylinder block that makes up 20-25% of the total engine weight. In the past, significant weight savings have been made by introducing aluminum alloy cylinder blocks to replace conventional gray cast iron blocks, and if magnesium alloys are used that can withstand the temperatures and stresses generated during engine operation. A further weight loss on the order of 40% could be achieved. It is necessary to develop such an alloy that combines the desired high temperature mechanical properties with a cost-effective manufacturing process before the production of a viable magnesium engine block can be considered.
HPDCは、軽合金構成要素の大量生産のための非常に生産的なプロセスである。砂型鋳造および低圧/重力金型鋳造法の鋳造の完全性は一般にHPDCよりも高いが、HPDCは、より大きい量の大量生産にとってはそれほど費用がかからない技術である。HPDCは北米の自動車製造業者の間で高い評価を得つつあり、欧州およびアジアにおいてアルミニウム合金エンジンブロックを鋳造するために使用される主要なプロセスである。近年、高温マグネシウム合金への探索は、主にHPDC加工経路に焦点が当てられ、いくつかの合金が開発された。HPDCは、高生産性を成し遂げるため、従って製造のコストを低下させるための良好な選択肢であると考えられる。 HPDC is a very productive process for mass production of light alloy components. Although the casting integrity of sand casting and low pressure / gravity die casting processes is generally higher than HPDC, HPDC is a less expensive technology for larger volume production. HPDC is gaining high acclaim among North American car manufacturers and is the primary process used to cast aluminum alloy engine blocks in Europe and Asia. In recent years, the search for high temperature magnesium alloys has mainly focused on the HPDC processing path and several alloys have been developed. HPDC is considered to be a good option for achieving high productivity and thus reducing manufacturing costs.
特許文献1は、重量で、
1.5〜4.0% 希土類元素(1種または複数種)、
0.3〜0.8% 亜鉛、
0.02〜0.1% アルミニウム、
4〜25ppm ベリリウム、
0〜0.2% ジルコニウム、
0〜0.3% マンガン、
0〜0.5% イットリウム、
0〜0.1% カルシウム
からなり、偶発的な不純物を除いて残りはマグネシウムであるマグネシウム系合金に関する。
1.5-4.0% rare earth elements (one or more),
0.3-0.8% zinc,
0.02-0.1% aluminum,
4-25 ppm beryllium,
0-0.2% zirconium,
0-0.3% manganese,
0-0.5% yttrium,
The present invention relates to a magnesium-based alloy composed of 0-0.1% calcium, except for incidental impurities, the remainder being magnesium.
特許文献1に係る合金は優れた高温クリープ特性を示したが、ダイカストで鋳造することがやや困難であることが判明した。本発明者らは、鋳造の間の流動性および熱間割れ抵抗性ならびに溶融合金の耐酸化性は、特許文献1に係る合金の中のランタンの割合を増加させることにより改善されるということを確認した。
The alloy according to
本願明細書全体を通して、「希土類」との表現は、原子番号57〜71の元素、すなわちランタン(La)からルテチウム(Lu)までのいずれか、またはこれらの元素の組み合わせを意味するものと理解されたい。 Throughout this specification, the expression “rare earth” is understood to mean the element of atomic number 57-71, ie any of lanthanum (La) to lutetium (Lu), or a combination of these elements. I want.
本発明は、マグネシウム系合金であって、重量で
2〜5% 希土類元素(この合金は希土類元素としてランタンおよびセリウムを含有し、ランタン含量はセリウム含量よりも大きい);
0.2〜0.8% 亜鉛;
0.02〜0.15% アルミニウム;
0〜0.5% イットリウムまたはガドリニウム;
0〜0.2% ジルコニウム;
0〜0.3% マンガン;
0〜0.1% カルシウム;
0〜25ppm ベリリウム
からなり、偶発的な不純物を除いて残りはマグネシウムであるマグネシウム系合金を提供する。
The present invention is a magnesium-based alloy, 2 to 5% by weight rare earth element (this alloy contains lanthanum and cerium as rare earth elements, the lanthanum content being greater than the cerium content);
0.2-0.8% zinc;
0.02 to 0.15% aluminum;
0-0.5% yttrium or gadolinium;
0-0.2% zirconium;
0-0.3% manganese;
0-0.1% calcium;
Provided is a magnesium-based alloy consisting of 0-25 ppm beryllium, with the remainder being magnesium except for incidental impurities.
第1の態様では、本発明は、マグネシウム系合金であって、重量で
2〜5% 希土類元素(この合金は希土類元素としてランタンおよびセリウムを含有し、ランタン含量はセリウム含量よりも大きい);
0.2〜0.8% 亜鉛;
0.02〜0.15% アルミニウム;
0〜0.5% イットリウムまたはガドリニウム;
0〜0.2% ジルコニウム;
0〜0.3% マンガン;
0〜0.1% カルシウム;
0〜25ppm ベリリウム
からなり、偶発的な不純物を除いて残りはマグネシウムであるマグネシウム系合金を提供する。
In a first aspect, the present invention is a magnesium-based alloy, 2 to 5% by weight of a rare earth element (this alloy contains lanthanum and cerium as rare earth elements, the lanthanum content being greater than the cerium content);
0.2-0.8% zinc;
0.02 to 0.15% aluminum;
0-0.5% yttrium or gadolinium;
0-0.2% zirconium;
0-0.3% manganese;
0-0.1% calcium;
Provided is a magnesium-based alloy consisting of 0-25 ppm beryllium, with the remainder being magnesium except for incidental impurities.
この合金の総ランタンおよびセリウム含量は、好ましくは1.5〜3.5重量%、より好ましくは1.8〜3.0%、最も好ましくは2.0〜2.8%である。理論に結び付けられることは望まないが、このランタンおよびセリウムは、この合金の可鍛性およびクリープ強度をも改善する。ここでも理論に結び付けられることは望まないが、セリウム含量よりも大きいランタン含量はさらに、この合金の可鍛性、特にこの合金の熱間割れ抵抗性を改善する。セリウムに対するランタンのより高い比は、典型的にその合金に、より大きい延性および熱間割れに対するさらに大きい抵抗性を与える。典型的に、より高い総ランタンおよびセリウム含量は、その合金の延性の低下を伴って、その合金の耐クリープ性にとって有益である。 The total lanthanum and cerium content of this alloy is preferably 1.5 to 3.5% by weight, more preferably 1.8 to 3.0%, most preferably 2.0 to 2.8%. While not wishing to be bound by theory, the lanthanum and cerium also improve the malleability and creep strength of the alloy. Again, without wishing to be bound by theory, a lanthanum content greater than the cerium content further improves the malleability of the alloy, particularly the hot cracking resistance of the alloy. A higher ratio of lanthanum to cerium typically gives the alloy greater ductility and greater resistance to hot cracking. Typically, a higher total lanthanum and cerium content is beneficial to the creep resistance of the alloy, with a decrease in the ductility of the alloy.
当該合金の希土類元素含量は、任意にネオジムを含有してもよく、その実施形態では、希土類元素の含量は主としてランタン、セリウムおよびネオジムである。理論に結び付けられることは望まないが、ネオジムを含むと、この合金の耐クリープ性は改善される。しかしながら、この合金のネオジム含量は、この合金の可鍛性、特にその熱間割れに対する抵抗性を改善するために減少されてもよい。存在する場合、このネオジム含量は、好ましくは当該合金の0.5〜2.0重量%、より好ましくは0.5〜1.5重量%、より好ましくは約1重量%である。 The rare earth element content of the alloy may optionally contain neodymium, and in that embodiment, the rare earth element content is primarily lanthanum, cerium and neodymium. Although not wishing to be bound by theory, the inclusion of neodymium improves the creep resistance of this alloy. However, the neodymium content of the alloy may be reduced to improve the malleability of the alloy, particularly its resistance to hot cracking. When present, this neodymium content is preferably 0.5-2.0%, more preferably 0.5-1.5%, more preferably about 1% by weight of the alloy.
種々の希土類元素は、典型的には、ランタン、セリウム、任意にネオジム、少量のプラセオジム(Pr)および微量の他の希土類を含有するランタンミッシュメタルに由来する。別の実施形態では、この希土類元素は、セリウムミッシュメタルに由来し、セリウム含量よりも大きいランタン含量を提供するために純粋なランタンが一緒に用いられてもよい。低セリウム含量を必要とする合金に対しては、これらの希土類元素はランタンの市販の純度の供給源に由来してもよい。 The various rare earth elements are typically derived from lanthanum misch metal containing lanthanum, cerium, optionally neodymium, small amounts of praseodymium (Pr) and traces of other rare earths. In another embodiment, the rare earth element is derived from cerium misch metal and pure lanthanum may be used together to provide a lanthanum content greater than the cerium content. For alloys that require a low cerium content, these rare earth elements may be derived from a commercially pure source of lanthanum.
このネオジムは、上記のミッシュメタルのうちの1つもしくは両方、ネオジムの純粋な供給源、ジジム(ネオジムに富むネオジム−プラセオジム合金)、またはこれらのいずれかの組み合わせに由来してもよい。 The neodymium may be derived from one or both of the above-mentioned misch metals, a pure source of neodymium, didymium (neodymium rich neodymium-praseodymium alloy), or any combination thereof.
イットリウムは、含まれてもよい任意の成分である。理論に結び付けられることは望まないが、イットリウムを含むことは、溶湯保護および耐クリープ性の両方に対して有益であると考えられる。しかしながら、当該合金のイットリウム含量は、この合金の可鍛性、特にその熱間割れに対する抵抗性を改善するために減少されてもよい。存在する場合、イットリウム含量は、好ましくは0.005重量%〜0.5重量%、より好ましくは0.01〜0.4重量%、より好ましくは0.05〜0.3重量%、最も好ましくは0.1〜0.2重量%である。 Yttrium is an optional ingredient that may be included. While not wishing to be bound by theory, the inclusion of yttrium is believed to be beneficial for both melt protection and creep resistance. However, the yttrium content of the alloy may be reduced to improve the malleability of the alloy, particularly its resistance to hot cracking. When present, the yttrium content is preferably 0.005 wt% to 0.5 wt%, more preferably 0.01 to 0.4 wt%, more preferably 0.05 to 0.3 wt%, most preferably Is 0.1 to 0.2% by weight.
これらの希土類元素が由来するランタンまたはセリウムミッシュメタルは、任意にイットリウムも含有してもよい。イットリウム含量は、このようにこれらのミッシュメタルに由来してもよい。イットリウムは、含量イットリウムの純粋な供給源、マグネシウム−イットリウム母合金、または上記ミッシュメタルを伴うかもしくは伴わないこれらのいずれかの組み合わせに由来してもよい。 The lanthanum or cerium misch metal from which these rare earth elements are derived may optionally contain yttrium. The yttrium content may thus be derived from these misch metals. Yttrium may be derived from a pure source of yttrium content, a magnesium-yttrium master alloy, or any combination of these with or without the misch metal.
ガドリニウムは、含まれてもよい任意の成分である。理論に結び付けられることは望まないが、ガドリニウムを含むことは、溶湯の耐クリープ性および耐酸化性の両方にとって有益であると考えられる。ガドリニウム添加はイットリウム添加の代わりに行われてもよい。しかしながらこのガドリニウム添加は、イットリウム添加と組み合わせて行われてもよい。存在する場合、ガドリニウム含量は好ましくは0.005重量%〜0.5重量%、より好ましくは0.01〜0.4重量%、より好ましくは0.05〜0.3重量%、最も好ましくは0.1〜0.2重量%である。 Gadolinium is an optional ingredient that may be included. While not wishing to be bound by theory, the inclusion of gadolinium is believed to be beneficial for both the creep and oxidation resistance of the melt. Gadolinium addition may be performed instead of yttrium addition. However, this gadolinium addition may be performed in combination with yttrium addition. When present, the gadolinium content is preferably 0.005% to 0.5% by weight, more preferably 0.01 to 0.4% by weight, more preferably 0.05 to 0.3% by weight, most preferably 0.1 to 0.2% by weight.
好ましくは、本発明に係る合金は、少なくとも94.0% マグネシウム、より好ましくは95〜96% マグネシウム、最も好ましくは約95.3〜95.7% マグネシウムを含有する。 Preferably, the alloys according to the invention contain at least 94.0% magnesium, more preferably 95-96% magnesium, most preferably about 95.3-95.7% magnesium.
亜鉛含量は0.2〜0.8重量%、好ましくは0.2〜0.6%、より好ましくは約0.4%である。 The zinc content is 0.2-0.8% by weight, preferably 0.2-0.6%, more preferably about 0.4%.
アルミニウム含量は、好ましくは0.05〜0.15重量%、より好ましくは0.08〜0.12重量%、より好ましくは約0.1重量%である。理論に結び付けられることは望まないが、本発明の合金の中にこれらの少量のアルミニウムを含むことは、当該合金のクリープ特性を改善すると考えられる。 The aluminum content is preferably 0.05 to 0.15% by weight, more preferably 0.08 to 0.12% by weight, more preferably about 0.1% by weight. While not wishing to be bound by theory, it is believed that the inclusion of these small amounts of aluminum in the alloys of the present invention improves the creep properties of the alloys.
ベリリウム含量は0〜25ppmである。存在する場合、このベリリウム含量は、好ましくは4〜20ppm、より好ましくは4〜15ppm、より好ましくは6〜13ppm、例えば8〜12ppmであるが、イットリウムが存在する場合、ベリリウムは存在しないことが好ましい。なぜなら、イットリウムは低イットリウムレベルでベリリウムと類似の効果を有するからである。存在する場合、ベリリウムは、典型的には、Al−5% Be合金などのアルミニウム−ベリリウム母合金として導入されるであろう。理論に結び付けられることは望まないが、ベリリウムを含むことは、当該合金の鋳造性を改善すると考えられる。ここでも、理論に結び付けられることは望まないが、ベリリウムを含むことは、溶融合金の耐酸化性を改善する、そして特にこの合金の中の希土類元素を酸化による減少から保持することを改善するとも考えられる。 The beryllium content is 0-25 ppm. If present, this beryllium content is preferably 4-20 ppm, more preferably 4-15 ppm, more preferably 6-13 ppm, such as 8-12 ppm, but when yttrium is present, it is preferred that no beryllium is present. . This is because yttrium has a similar effect to beryllium at low yttrium levels. If present, beryllium will typically be introduced as an aluminum-beryllium master alloy, such as an Al-5% Be alloy. While not wishing to be bound by theory, inclusion of beryllium is believed to improve the castability of the alloy. Again, not wishing to be bound by theory, the inclusion of beryllium improves the oxidation resistance of the molten alloy, and in particular also improves the retention of rare earth elements in this alloy from reduction by oxidation. Conceivable.
鉄含量の減少は、当該溶融合金から鉄を沈殿させるジルコニウムの添加によって成し遂げることができる。従って、本願明細書で特定されるジルコニウム含量は、残留するジルコニウム含量である。しかしながら、ジルコニウムは2つの異なる段階で組み込まれてもよいということに留意されたい。第一には、この合金の製造の際に、および第二には、鋳造に先立つこの合金の再溶融の後に、である。好ましくは、ジルコニウム含量は、満足できる除鉄を成し遂げるために必要とされる最小量であろう。典型的に、ジルコニウム含量は0.1%未満であろう。 Reduction of the iron content can be accomplished by the addition of zirconium that precipitates iron from the molten alloy. Accordingly, the zirconium content specified herein is the residual zirconium content. However, it should be noted that zirconium may be incorporated in two different stages. Firstly during the production of the alloy and secondly after remelting of the alloy prior to casting. Preferably, the zirconium content will be the minimum amount required to achieve satisfactory iron removal. Typically, the zirconium content will be less than 0.1%.
マンガンは当該合金の任意の成分である。存在する場合、マンガン含量は典型的に約0.1%となるであろう。 Manganese is an optional component of the alloy. If present, the manganese content will typically be about 0.1%.
カルシウム(Ca)は、とりわけカバーガス雰囲気の制御を通した十分な溶湯保護が可能でない状況で含まれてもよい任意の成分である。これは、鋳造プロセスに閉鎖系が関与しない場合に、特に当てはまる。 Calcium (Ca) is an optional component that may be included in situations where adequate molten metal protection is not possible, especially through control of the cover gas atmosphere. This is especially true when a closed system is not involved in the casting process.
理想的には、偶発的な不純物含量はゼロであるが、これは実質的には不可能であるということは分かるはずである。従って、この偶発的な不純物含量が0.15%未満、より好ましくは0.1%未満、より好ましくは0.01%未満、さらにより好ましくは0.001%未満であるということが好ましい。 Ideally, the incidental impurity content is zero, but it should be understood that this is virtually impossible. Accordingly, it is preferred that this incidental impurity content be less than 0.15%, more preferably less than 0.1%, more preferably less than 0.01%, and even more preferably less than 0.001%.
第2の態様では、本発明は、本発明の第1の態様に係る合金を高圧鋳造することによって製造される、内燃機関用のエンジンブロックを提供する。 In a second aspect, the present invention provides an engine block for an internal combustion engine manufactured by high pressure casting the alloy according to the first aspect of the present invention.
第3の態様では、本発明は、本発明の第1の態様に係る合金から形成される自動車用伝導機構の構成要素を提供する。 In a third aspect, the present invention provides a component of an automotive transmission mechanism formed from an alloy according to the first aspect of the present invention.
この伝導機構の構成要素は、エンジンブロックまたはエンジンの一部分、例えばカバー、油受けまたはブラケットであってもよい。 The component of this transmission mechanism may be an engine block or a part of the engine, such as a cover, oil pan or bracket.
この伝導機構の構成要素は、変速機のハウジングまたは別の変速機の構成要素であってもよい。 The transmission mechanism component may be a transmission housing or another transmission component.
上で伝導機構に具体的に言及されるが、本発明の合金が他の高温での用途および低温での用途で使用されてもよいということに留意されたい。上でHPDCにも具体的に言及されるが、本発明の合金がチクソモールディング、チクソキャスト法(thixocasting)、金型鋳物および砂型鋳造を含めたHPDC以外の技法によって鋳造されてもよいということに留意されたい。 Although specific reference is made to the conduction mechanism above, it should be noted that the alloys of the present invention may be used in other high temperature and low temperature applications. Although specifically referred to above as HPDC, the alloys of the present invention may be cast by techniques other than HPDC, including thixomolding, thixocasting, mold casting and sand casting. Please keep in mind.
第4の態様では、本発明は、本発明の第1の態様に係る合金から形成される物品を提供する。 In a fourth aspect, the present invention provides an article formed from the alloy according to the first aspect of the present invention.
実施例1
高Nd型ダイカスト合金は下記の組成を有する:
1.8重量% Nd
0.7重量% Ce
0.4重量% La
0.6重量% Zn
残部 Mg。
Example 1
The high Nd type die casting alloy has the following composition:
1.8 wt% Nd
0.7% by weight Ce
0.4 wt% La
0.6 wt% Zn
The rest Mg.
底に直径10mmの穴を有するシリンダーを浸漬することにより、AMカバー(AM−cover)として公知の商標で守られたカバーガス保護からこの合金を取り出した。2 l/分の乾燥空気をこのシリンダーの頂部に導入した。このシリンダーの底面を50mmの深さまでこの溶融合金に浸漬し、この溶湯の表面の状態を観察した。 The alloy was removed from the cover gas protection protected by the trademark known as AM-cover by immersing a cylinder with a 10 mm diameter hole in the bottom. 2 l / min of dry air was introduced at the top of the cylinder. The bottom surface of the cylinder was immersed in the molten alloy to a depth of 50 mm, and the surface state of the molten metal was observed.
この高Nd合金に対して、新しい溶融した表面がほとんど瞬間的に黒色に変わり、燃え立つマグネシウムの華(bloom)がその後すぐに発生した。 For this high Nd alloy, the new melted surface turned black almost instantaneously and a flaming magnesium bloom occurred shortly thereafter.
43% イットリウム−57% マグネシウム母合金を介した53ppmのイットリウムをこの溶湯に添加すると、この溶湯の酸化挙動が劇的に変化した。上記シリンダーをこの溶湯に挿入したとき、この溶湯表面は50秒間は輝いた光沢のある状態に留まったが、その後、スポット的な燃焼が開始した。250ppmイットリウムの添加については、燃焼の開始に対する抵抗性も優れていた。 Addition of 53 ppm yttrium via 43% yttrium-57% magnesium master alloy to the melt dramatically changed the oxidation behavior of the melt. When the cylinder was inserted into the melt, the surface of the melt remained bright and shiny for 50 seconds, but after that spot-like combustion started. The addition of 250 ppm yttrium was also excellent in resistance to the start of combustion.
同様の効果は、イットリウムの代わりにガドリニウムをこの溶湯に添加する際にも経験される。310ppmのガドリニウム添加が、60秒間のシリンダー試験においてスポット的な燃焼の開始を遅らせるためには十分であったが、この目的のためには、イットリウムほどには効率的ではない。 A similar effect is experienced when gadolinium is added to the melt instead of yttrium. Although 310 ppm of gadolinium addition was sufficient to delay the onset of spot burning in the 60 second cylinder test, it was not as efficient as yttrium for this purpose.
当該合金のより高ランタン型は、上記高Nd型とは異なる態様で振舞うことが観察された。以下を含有する当該合金の高La型の酸化挙動について、試験的作業を行った:
1.6重量% La
0.9重量% Nd
1.1重量% Ce
0.6重量% Zn
残部 Mg。
It has been observed that the higher lanthanum type of the alloy behaves differently than the high Nd type. A pilot work was conducted on the high La type oxidation behavior of the alloy containing:
1.6 wt% La
0.9 wt% Nd
1.1 wt% Ce
0.6 wt% Zn
The rest Mg.
上述のシリンダー試験をここでも使用した。この保護雰囲気からおよび乾燥空気の中へ溶湯を取り出す際に、この合金は、40秒後は酸化または燃焼の兆候なしに輝いた光沢のある状態に留まった。この合金は、50〜100ppmのイットリウムの添加を伴う当該合金の高Nd型と同様の溶湯保護挙動を有していた。当該合金のこの高Laバージョンへのイットリウム添加は、溶湯保護目的のためには必要ではなかった。 The cylinder test described above was also used here. Upon removal of the melt from this protective atmosphere and into the dry air, the alloy remained shiny and shiny after 40 seconds without any signs of oxidation or combustion. This alloy had a molten metal protection behavior similar to the high Nd type of the alloy with the addition of 50-100 ppm yttrium. Addition of yttrium to this high La version of the alloy was not necessary for melt protection purposes.
実施例2
10種の合金を調製し、それらの合金の化学分析を下記の表1に示す。これらの希土類元素はセリウム系ミッシュメタル(これは、セリウム、ランタンおよびいくらかのネオジムを含有していた)および元素状ランタンおよびネオジムとして添加した。イットリウムおよび亜鉛はそれらの元素状形態で添加した。ベリリウムはアルミニウム−ベリリウム母合金として添加した。アルミニウムは元素状アルミニウムを補ったかまたはベリリウムを添加しなかったこの母合金として、元素状アルミニウム単独として添加した。ジルコニウムは、AMキャスト(AM−cast)として公知の商標で守られたMg−Zr母合金によって添加した。この合金の残部は、偶発的な不純物を除いてマグネシウムであった。これらの合金の調製全体を通して標準的な溶湯取扱い手順を使用した。
Example 2
Ten alloys were prepared and the chemical analysis of these alloys is shown in Table 1 below. These rare earth elements were added as cerium-based misch metal (which contained cerium, lanthanum and some neodymium) and elemental lanthanum and neodymium. Yttrium and zinc were added in their elemental form. Beryllium was added as an aluminum-beryllium master alloy. Aluminum was added as elemental aluminum alone as this master alloy supplemented with elemental aluminum or without beryllium added. Zirconium was added by a Mg-Zr master alloy guarded by the trademark known as AM-cast. The balance of the alloy was magnesium except for accidental impurities. Standard melt handling procedures were used throughout the preparation of these alloys.
図1は、合金A、B、C、D、EおよびFについての、177℃および90MPaに対するクリープ結果を示す。この一組のクリープ曲線は、組成のバリエーションが本発明の合金におけるクリープ性能に及ぼす劇的な効果を示す。対照合金(合金A)は、課された試験条件下では比較的低い耐クリープ性を呈し、この試験のごく初期(<50時間)に三次クリープに入り、そして600時間で試験が終了したときには1.3% クリープひずみで終了した。これは、溶湯保護のためのAl/Be添加を含有しなかった他の合金型についての以前の結果と整合した。 FIG. 1 shows the creep results for alloys A, B, C, D, E and F at 177 ° C. and 90 MPa. This set of creep curves shows the dramatic effect of compositional variations on the creep performance in the alloys of the present invention. The control alloy (Alloy A) exhibits a relatively low creep resistance under the imposed test conditions, enters tertiary creep at the very beginning of this test (<50 hours), and 1 when the test is completed at 600 hours. Finished with 3% creep strain. This was consistent with previous results for other alloy types that did not contain an Al / Be addition for molten metal protection.
イットリウム(約0.05重量%)を添加すると、クリープ応答は実質的に改善した(合金B)。合金Aおよび合金Bはともにおよそ同時、それぞれ62時間および60時間で0.1%クリープひずみに到達したが、三次クリープの開始は、合金Bについての試験においてはかなり遅くまで遅れた。 The addition of yttrium (about 0.05% by weight) substantially improved the creep response (Alloy B). Both Alloy A and Alloy B reached 0.1% creep strain at approximately the same time, 62 hours and 60 hours, respectively, but the onset of tertiary creep was delayed until much later in the test for Alloy B.
少量のアルミニウム(約0.03重量%)の添加が、クリープ応答において著しい改善をもたらした(合金C)。この合金は、課された試験条件下では約500時間まで0.1%クリープひずみに到達せず、かつこの試験の終了時(600時間)まで三次クリープに入ったようには見えなかった。さらなる量のアルミニウム(約0.06重量%)を用いると、クリープ特性のさらなる改善が観察され(合金D)、この試験の継続期間の間0.1%クリープひずみにはまったく到達しなかった(600時間後に0.04%クリープひずみ)。アルミニウム含量をさらに増加させると(合金E、約0.1重量%)、耐クリープ性は下降し始めたが(約190時間で0.1%クリープひずみ)、これでもまだ比較的良好であると考えられた。最後に、アルミニウム含量を著しく増加させると(合金F、約0.6重量%)、この合金のクリープ応答は完全に悪化した。合金Fは、課された試験条件下では非常に低い耐クリープ性を有すると考えられた。これらの結果から、アルミニウムは、優れたクリープ特性を得る上で、重要なマイクロアロイング添加物であるということが確認される。 The addition of a small amount of aluminum (about 0.03% by weight) resulted in a significant improvement in creep response (Alloy C). The alloy did not reach 0.1% creep strain under approximately 500 hours under the imposed test conditions and did not appear to have entered tertiary creep until the end of the test (600 hours). With an additional amount of aluminum (about 0.06 wt%), further improvement in creep properties was observed (Alloy D) and no 0.1% creep strain was reached during the duration of this test ( 0.04% creep strain after 600 hours). As the aluminum content was further increased (alloy E, about 0.1 wt%), creep resistance began to decline (0.1% creep strain at about 190 hours), but still still relatively good it was thought. Finally, when the aluminum content was significantly increased (Alloy F, about 0.6 wt%), the creep response of this alloy was completely aggravated. Alloy F was considered to have very low creep resistance under the imposed test conditions. These results confirm that aluminum is an important microalloying additive in obtaining excellent creep properties.
図2は、合金GおよびHについての、177℃および90MPaに対するクリープ結果を示す。合金GおよびHはともに、この試験の継続期間を超えたところまで三次クリープを遅らせた。図2に示すように、合金Hの耐クリープ性は、国際公開第2006/105594号パンフレットに従って調製し、かつ重量で、
0.68% 亜鉛、
1.89% ネオジム、
0.56% セリウム、
0.33% ランタン、
<0.005% イットリウム、
0.05% アルミニウム、
<5ppm 鉄、
12ppm ベリリウム
の組成を有して偶発的な不純物を除いて残部はマグネシウムである合金Xと有利に比較される。
FIG. 2 shows the creep results for alloys G and H for 177 ° C. and 90 MPa. Alloys G and H both delayed tertiary creep to the point where the duration of the test was exceeded. As shown in FIG. 2, the creep resistance of alloy H is prepared according to WO 2006/105594 and by weight,
0.68% zinc,
1.89% neodymium,
0.56% cerium,
0.33% lantern,
<0.005% yttrium,
0.05% aluminum,
<5ppm iron,
It is advantageously compared to Alloy X, which has a composition of 12 ppm beryllium and the remainder is magnesium except for incidental impurities.
インストロン(Instron)万能試験機を使用して、空気中、20および177℃でASTM E8に従って引張特性を測定した。試験に先立ち、試料を10分間温度で保持した。この試験片は、円形の断面(直径5.6mm)、および25mmのゲージ長を有していた。 Tensile properties were measured according to ASTM E8 at 20 and 177 ° C. in air using an Instron universal tester. Prior to testing, the samples were held at temperature for 10 minutes. The specimen had a circular cross section (diameter 5.6 mm) and a gauge length of 25 mm.
上記合金の種々の試料についての引張試験の結果を表2に示す。 Table 2 shows the results of tensile tests on various samples of the alloy.
表2 − 引張試験データ
合金Gおよび合金Hはともに、特に非常に良好な可鍛性を有していたということが指摘される。正常な鋳造を得ることができるための加工範囲は、これらの2つの合金については、上で言及した合金Xについてよりもはるかに広い。良好な鋳造の品質のためには、合金は、熱間割れに対する低い感受性、良好な型充填特性およびその型の中での流頭の交差点での欠陥の形成に対する低い感受性を必要とする。 It is pointed out that both Alloy G and Alloy H had very good malleability. The processing range for obtaining a normal casting is much wider for these two alloys than for the alloy X mentioned above. For good casting quality, the alloy requires low susceptibility to hot cracking, good mold filling properties, and low susceptibility to defect formation at the intersection of the flow fronts in the mold.
可鍛性試験の型を、広い範囲の合金の可鍛性を高圧鋳造法(HPDC)で評価するために開発した。この型からの鋳造品を図3に示す。この型は複雑な形状を有するように設計されたため、この型を使用して良好な品質の高圧鋳造品を製造することは極めて困難であろう。図3(a)は、この鋳造品の右手側にある、溶融合金が通ってこの型の中へと流れる3部構成の湯口系のチャネル(当該技術分野で「湯道」として公知)を示す。「オーバーフロー」を、この鋳造品の湯道の反対側(左手側)に見ることができる。このオーバーフローおよび湯道は鋳造後に破壊される。 A malleability test mold was developed to evaluate the malleability of a wide range of alloys by high pressure casting (HPDC). A cast from this mold is shown in FIG. Since this mold was designed to have a complex shape, it would be extremely difficult to produce a good quality high pressure casting using this mold. FIG. 3 (a) shows a three-part gate system channel (known as “runner” in the art) on the right hand side of the casting, through which the molten alloy flows into the mold. . "Overflow" can be seen on the opposite side (left hand side) of the casting runway. This overflow and runner are destroyed after casting.
この可鍛性試験の型を使用して、合金Hの鋳造品を製造した。この合金Hの鋳造品の鋳造したままの表面の品質を図3(b)に示す。 A cast of alloy H was produced using this malleability test mold. The quality of the as-cast surface of this cast alloy H is shown in FIG.
実施例3
合金I、JおよびH(表1、実施例2を参照)を、上記の実施例2で触れた可鍛性試験の型を使用する高圧鋳造法によって鋳造し、この合金の可鍛性に対するランタンおよびセリウムの効果を検討した。
Example 3
Alloys I, J and H (see Table 1, Example 2) were cast by high pressure casting using the malleability test mold mentioned in Example 2 above, and lanthanum for malleability of this alloy And the effect of cerium was studied.
図4は、(a)合金I、(b)合金Jおよび(c)合金Hの鋳造品の同じ断面の内部欠陥構造を示す。合金I(0.66重量% セリウム、0.37重量% ランタン)は、鋳造後に大量の内部亀裂を有することが見出された。合金J(0.68重量% ランタン、0.28重量% セリウム)において、セリウムに対するランタンの比を1:1よりも大きくなるまで変えると、内部亀裂の量は減りこの鋳造品の全体的な品質は改善されたことを、図4(b)で見ることができる。可鍛性のさらなる改善は、より大きい総ランタンおよびセリウム含量(1.7重量% ランタン、1.1重量% セリウム)ならびに1:1を超えるセリウムに対するランタンの比および減少したネオジム含量(合金Iにおける1.62重量% ネオジムおよび合金Jにおける1.69重量%と比べて0.7重量% ネオジム)を有する合金Hについて見出された。合金Hの鋳造品については、内部亀裂はほとんど観察されなかった。合金Hは内部流れ欠陥の形成および熱間割れに対する良好な抵抗性を有するということは図4(c)でも見ることができる。 FIG. 4 shows the internal defect structure of the same cross section of a cast product of (a) Alloy I, (b) Alloy J, and (c) Alloy H. Alloy I (0.66 wt% cerium, 0.37 wt% lanthanum) was found to have a large amount of internal cracks after casting. In Alloy J (0.68 wt% lanthanum, 0.28 wt% cerium), changing the ratio of lanthanum to cerium until greater than 1: 1 reduces the amount of internal cracks and reduces the overall quality of this casting. The improvement can be seen in FIG. 4 (b). Further improvements in malleability include greater total lanthanum and cerium content (1.7 wt% lanthanum, 1.1 wt% cerium) and lanthanum to cerium ratio greater than 1: 1 and reduced neodymium content (in Alloy I). 1.62% by weight neodymium and alloy H with 0.7% by weight neodymium compared to 1.69% by weight in alloy J). For the cast alloy H, almost no internal cracks were observed. It can also be seen in FIG. 4 (c) that alloy H has good resistance to internal flow defect formation and hot cracking.
理論に結び付けられることは望まないが、この第2の観察に対する考えられる理由は、この合金内部での完全混合を仮定して、マグネシウムと個々の希土類元素の各々との相図を使用するGulliver−Scheilモデル計算に基づいた、合金IおよびHについての温度 対 固体分率曲線を示す図5を参照して説明することができる。合金Iよりも高いランタン含量を有する合金Hはより短い凝固範囲を有するということを見ることができる。これは、熱間割れに対するこの合金の感受性を低下させるということが知られている。合金Hは、合金Iよりも増えた量の共晶混合物をも有する。これは、同じ温度で起こっているこれらの合金の固化の最後の部分によって証明される。合金Hについては、これは、合金Iと比べて、この合金のより大きな分率について、従ってより長期間起こる。これは、熱間割れに対する合金Hの感受性をさらに減少させる。熱間割れに対するこの合金の感受性を減少させるために固化特性を変えることにおいては、セリウムよりもランタンのほうがより効率的であるということが指摘される。これは、同じ総セリウムおよびランタン含量を有する合金については、共晶割合は、ランタンに富む合金を固化させる際にはより大きく、そして共晶温度もより高いからである。 While not wishing to be bound by theory, a possible reason for this second observation is that Gulliver − uses a phase diagram of magnesium and each of the individual rare earth elements, assuming complete mixing within the alloy. This can be explained with reference to FIG. 5, which shows the temperature vs. solid fraction curve for alloys I and H based on the Scheil model calculation. It can be seen that alloy H, which has a higher lanthanum content than alloy I, has a shorter solidification range. This is known to reduce the susceptibility of this alloy to hot cracking. Alloy H also has an increased amount of eutectic mixture than Alloy I. This is evidenced by the last part of the solidification of these alloys taking place at the same temperature. For alloy H, this occurs for a larger fraction of this alloy and therefore for a longer period of time compared to alloy I. This further reduces the sensitivity of alloy H to hot cracking. It is pointed out that lanthanum is more efficient than cerium in changing the solidification properties to reduce the susceptibility of this alloy to hot cracking. This is because for alloys having the same total cerium and lanthanum content, the eutectic ratio is higher when solidifying the lanthanum-rich alloy and the eutectic temperature is also higher.
ここでも理論に結び付けられることは望まないが、合金Iと比べて合金Hを使用して高圧鋳造するときのフローラインの減少もまた、合金Hの中の内部亀裂の減少に関与する可能性が高い。湯道からこの型への溶融合金の流れが他の湯道の流れと出会うフローラインがHPDCの間に形成される。この合金の酸化は、出合って当該鋳造品内に酸化された合金の目に見えるフローラインを形成するこれらの流れの表面上で起こる。理論に結び付けられることは望まないが、合金Hの中のより高いイットリウム含量がこの効果に関与しているということが考えられる。なぜならこれは、この母合金添加物からのベリリウムの回収率を改善し、またこの溶融合金からのベリリウムの酸化速度にも影響を及ぼすからである。 Again, not wishing to be bound by theory, the reduction in flow line when high pressure casting using alloy H compared to alloy I may also contribute to the reduction of internal cracks in alloy H. high. A flow line is formed between the HPDCs where the flow of molten alloy from the runner to this mold meets the flow of other runners. Oxidation of the alloy occurs on the surface of these streams that meet and form a visible flow line of the oxidized alloy in the casting. While not wishing to be bound by theory, it is believed that the higher yttrium content in alloy H is responsible for this effect. This is because it improves the recovery of beryllium from the master alloy additive and also affects the oxidation rate of beryllium from the molten alloy.
図6は、(a)合金Iおよび(b)合金HからのHPDC鋳造品の改善された表面の外観を説明しており、より高いランタンおよびベリリウム含量の合金(合金H)がはるかに改善された表面の外観を有する。 FIG. 6 illustrates the improved surface appearance of HPDC castings from (a) Alloy I and (b) Alloy H, with a much improved lanthanum and beryllium content alloy (Alloy H). It has a surface appearance.
実施例4
ネオジム添加の効果を検討するために、5つのさらなる合金を調製した。これらの合金は、実施例2で上に記載した手順に従って調製した。下記の表3は、これらのさらなる合金(K〜P)の化学分析を提示する。
Example 4
Five additional alloys were prepared to study the effect of neodymium addition. These alloys were prepared according to the procedure described above in Example 2. Table 3 below presents the chemical analysis of these additional alloys (K-P).
表3 調製された合金
図7は、合金K〜合金Pについての177℃および90MPaでのクリープ結果を示す。クリープ応答は、当該合金のネオジム含量の増加(表3を参照)とともに改善するということを図7から見ることができる。合金K、合金M、合金Nおよび合金Pは、このネオジム含量を除いてすべての他の合金化元素において、非常に類似した組成をも有する。これらの曲線は、高温用途に適したクリープ応答を得るために、この合金の中のネオジム含量は約0.5重量%よりも大きくあるべきであるということを示す。 FIG. 7 shows the creep results for Alloy K to Alloy P at 177 ° C. and 90 MPa. It can be seen from FIG. 7 that the creep response improves with increasing neodymium content of the alloy (see Table 3). Alloy K, Alloy M, Alloy N and Alloy P also have very similar compositions in all other alloying elements except for this neodymium content. These curves show that the neodymium content in this alloy should be greater than about 0.5% by weight in order to obtain a creep response suitable for high temperature applications.
Claims (23)
2〜5% 希土類元素(前記合金は希土類元素としてランタンおよびセリウムを含有し、ランタン含量はセリウム含量よりも大きい);
0.2〜0.8% 亜鉛;
0〜0.15% アルミニウム;
0〜0.5% イットリウムまたはガドリニウム;
0〜0.2% ジルコニウム;
0〜0.3% マンガン;
0〜0.1% カルシウム;
0〜25ppm ベリリウム
からなり、偶発的な不純物を除いて残りはマグネシウムである、マグネシウム系合金。 Magnesium alloy, by weight,
2-5% rare earth elements (the alloy contains lanthanum and cerium as rare earth elements, the lanthanum content being greater than the cerium content);
0.2-0.8% zinc;
0-0.15% aluminum;
0-0.5% yttrium or gadolinium;
0-0.2% zirconium;
0-0.3% manganese;
0-0.1% calcium;
Magnesium-based alloy consisting of 0-25 ppm beryllium, with the remainder being magnesium, excluding incidental impurities.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU2008900089A AU2008900089A0 (en) | 2008-01-09 | Magnesium based alloy | |
| PCT/AU2008/001902 WO2009086585A1 (en) | 2008-01-09 | 2008-12-23 | Magnesium based alloy |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011509350A true JP2011509350A (en) | 2011-03-24 |
Family
ID=40852694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010541658A Pending JP2011509350A (en) | 2008-01-09 | 2008-12-23 | Magnesium alloy |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20100310409A1 (en) |
| EP (1) | EP2231890A4 (en) |
| JP (1) | JP2011509350A (en) |
| CN (1) | CN102317486A (en) |
| AU (1) | AU2008346713A1 (en) |
| CA (1) | CA2711753A1 (en) |
| WO (1) | WO2009086585A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101516378B1 (en) | 2013-02-25 | 2015-05-06 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Magnesium alloy, method for manufacturing magnesium alloy sheet, and magnesium alloy sheet |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009038449B4 (en) * | 2009-08-21 | 2017-01-05 | Techmag Ag | magnesium alloy |
| JP5421694B2 (en) * | 2009-08-24 | 2014-02-19 | テクマグ・アクチエンゲゼルシャフト | Magnesium alloy |
| AU2011257953B2 (en) * | 2010-05-24 | 2014-05-08 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Magnesium-based alloy for wrought applications |
| US11491257B2 (en) | 2010-07-02 | 2022-11-08 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Bioresorbable metal alloy and implants |
| ES2423354T3 (en) * | 2011-02-01 | 2013-09-19 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH | Magnesium alloy containing rare earth metals |
| CN104278184B (en) * | 2014-09-24 | 2017-08-25 | 华中科技大学 | A kind of high strength heat resistant magnesium-rare earth and preparation method thereof |
| CN105525178A (en) * | 2014-10-22 | 2016-04-27 | 上海交通大学深圳研究院 | High-thermal-conductivity die-castable Mg-Y-Zr series multielement magnesium alloy and preparation method thereof |
| CN105525172A (en) | 2014-11-13 | 2016-04-27 | 比亚迪股份有限公司 | Magnesium alloy as well as preparation method thereof and application thereof |
| CN105543604B (en) * | 2014-11-13 | 2017-07-04 | 比亚迪股份有限公司 | A kind of magnesium alloy and its preparation method and application |
| WO2016118444A1 (en) * | 2015-01-23 | 2016-07-28 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Radiation shielding and mitigating alloys, methods of manufacture thereof and articles comprising the same |
| CN106148785A (en) * | 2015-04-20 | 2016-11-23 | 中国科学院金属研究所 | A kind of room temperature high ductibility wrought magnesium alloy and preparation method thereof |
| IL238698B (en) | 2015-05-07 | 2018-04-30 | Dead Sea Magnesium Ltd | Creep resistant, ductile magnesium alloys for die casting |
| SE543126C2 (en) | 2019-02-20 | 2020-10-13 | Husqvarna Ab | A magnesium alloy, a piston manufactured by said magnesium alloy and a method for manufacturing said piston |
| CN111826564A (en) * | 2019-04-15 | 2020-10-27 | 中国科学院金属研究所 | Absorbable magnesium alloy cosmetic thread and preparation method thereof |
| GB2583482A (en) | 2019-04-29 | 2020-11-04 | Univ Brunel | A casting magnesium alloy for providing improved thermal conductivity |
| DK3975942T3 (en) | 2019-06-03 | 2024-09-16 | Fort Wayne Metals Res Products Llc | MAGNESIUM-BASED ABSORBABLE ALLOYS |
| CN110468319B (en) * | 2019-08-13 | 2021-05-18 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | Mg-Y-Nd- (La + Ce) -Zr biodegradable magnesium alloy and preparation method thereof |
| CN110592452A (en) * | 2019-10-10 | 2019-12-20 | 安徽包钢稀土永磁合金制造有限责任公司 | High-strength magnesium rare earth alloy material and preparation method thereof |
| CN110669972B (en) * | 2019-11-08 | 2021-06-11 | 中国兵器工业第五九研究所 | High-strength corrosion-resistant magnesium alloy and preparation method thereof |
| CN111607728A (en) * | 2020-05-21 | 2020-09-01 | 东北大学 | Low-cost wrought magnesium alloy strengthened by light rare earth elements Ce and Sm and preparation method thereof |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006105594A1 (en) * | 2005-04-04 | 2006-10-12 | Cast Centre Pty Ltd | Magnesium alloy |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB637040A (en) * | 1948-01-06 | 1950-05-10 | Magnesium Elektron Ltd | Improvements in or relating to magnesium base alloys |
| US3157496A (en) * | 1962-09-13 | 1964-11-17 | Dow Chemical Co | Magnesium base alloy containing small amounts of rare earth metal |
| GB1023128A (en) * | 1964-08-18 | 1966-03-16 | Dow Chemical Co | Magnesium-base alloys |
| US4116731A (en) * | 1976-08-30 | 1978-09-26 | Nina Mikhailovna Tikhova | Heat treated and aged magnesium-base alloy |
| NZ230311A (en) * | 1988-09-05 | 1990-09-26 | Masumoto Tsuyoshi | High strength magnesium based alloy |
| JPH0941065A (en) * | 1994-03-23 | 1997-02-10 | Takeshi Masumoto | High-strength magnesium alloy and manufacturing method thereof |
| GB9502238D0 (en) * | 1995-02-06 | 1995-03-29 | Alcan Int Ltd | Magnesium alloys |
| IL147561A (en) * | 2002-01-10 | 2005-03-20 | Dead Sea Magnesium Ltd | High temperature resistant magnesium alloys |
| AUPS311202A0 (en) * | 2002-06-21 | 2002-07-18 | Cast Centre Pty Ltd | Creep resistant magnesium alloy |
-
2008
- 2008-12-23 US US12/808,281 patent/US20100310409A1/en not_active Abandoned
- 2008-12-23 AU AU2008346713A patent/AU2008346713A1/en not_active Abandoned
- 2008-12-23 CN CN2008801243855A patent/CN102317486A/en active Pending
- 2008-12-23 CA CA2711753A patent/CA2711753A1/en not_active Abandoned
- 2008-12-23 JP JP2010541658A patent/JP2011509350A/en active Pending
- 2008-12-23 WO PCT/AU2008/001902 patent/WO2009086585A1/en not_active Ceased
- 2008-12-23 EP EP08869953A patent/EP2231890A4/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006105594A1 (en) * | 2005-04-04 | 2006-10-12 | Cast Centre Pty Ltd | Magnesium alloy |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101516378B1 (en) | 2013-02-25 | 2015-05-06 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Magnesium alloy, method for manufacturing magnesium alloy sheet, and magnesium alloy sheet |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2009086585A1 (en) | 2009-07-16 |
| CN102317486A (en) | 2012-01-11 |
| EP2231890A4 (en) | 2012-02-08 |
| US20100310409A1 (en) | 2010-12-09 |
| CA2711753A1 (en) | 2009-07-16 |
| AU2008346713A1 (en) | 2009-07-16 |
| EP2231890A1 (en) | 2010-09-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2011509350A (en) | Magnesium alloy | |
| US7942986B2 (en) | Magnesium alloy | |
| US20050199318A1 (en) | Castable aluminum alloy | |
| KR101757013B1 (en) | Copper aluminum alloy molded part having high mechanical strength and hot creep resistance | |
| US20080193322A1 (en) | Hpdc Magnesium Alloy | |
| US11926887B2 (en) | Magnesium alloy, a piston manufactured by said magnesium alloy and a method for manufacturing said piston | |
| JP2003064438A (en) | Magnesium alloys and magnesium alloy members with excellent corrosion resistance | |
| US7041179B2 (en) | High strength creep resistant magnesium alloys | |
| US20080041500A1 (en) | Creep resistant magnesium alloy with improved ductility and fracture toughness for gravity casting applications | |
| JP2002327231A (en) | Cast article of heat-resistant magnesium alloy, and manufacturing method therefor | |
| US7547411B2 (en) | Creep-resistant magnesium alloy for casting | |
| US7169240B2 (en) | Creep resistant magnesium alloys with improved castability | |
| JP4285188B2 (en) | Heat-resistant magnesium alloy for casting, casting made of magnesium alloy and method for producing the same | |
| JP4526769B2 (en) | Magnesium alloy | |
| CN100366775C (en) | High Strength Creep Resistant Magnesium-Based Alloy | |
| CN102051510B (en) | Creep-resistance magnesium alloy with improved casting property | |
| Yalınız | Development of high temperature creep resistant aluminium based sand cast magnesium alloys | |
| JP4700488B2 (en) | Heat-resistant magnesium alloy | |
| AU2006230799B2 (en) | Magnesium alloy | |
| JP2006176873A (en) | Magnesium alloy and magnesium alloy member manufacturing method | |
| Bronfin et al. | Metallurgical background to the development of creep resistant gravity casting magnesium alloys | |
| 刘金萍 et al. | Study on ignition-proof AZ91D magnesium alloy added with rare earth | |
| 张奎 et al. | Effect of adding extruded Mg-mischmetal intermediate alloy on microstructure and properties of die-casting magnesium alloy AZ91D | |
| Wang | Microstructure and tensile properties of squeeze cast magnesium-aluminum-strontium alloys | |
| Li | Parameters controlling the precipitation and dissolution of Cu-Al₂ phase in 319-type alloys and their influence on the alloy performance. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111004 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130528 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131112 |