JP2025070094A - Manufacturing method of Mg alloy material, manufacturing method of Mg alloy member, Mg alloy material and Mg alloy member - Google Patents
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Abstract
【課題】耐熱性及び機械的強度に優れるMg合金材料の製造方法を提供する。
【解決手段】Mg2Siの第1粒子を含む加工用合金材料を準備する準備工程と、加工用合金材料を微細化して合金片を得る微細化工程と、ホットプレス法により合金片を成形して、Mg2Siの第2粒子を含むMg合金材料を製造するMg合金材料製造工程と、を含むMg合金材料の製造方法。
【選択図】図1A
The present invention provides a method for producing an Mg alloy material having excellent heat resistance and mechanical strength.
[Solution] A method for producing an Mg alloy material includes a preparation step of preparing an alloy material for processing containing first particles of Mg2Si , a refining step of refining the alloy material for processing to obtain alloy flakes, and an Mg alloy material production step of molding the alloy flakes by a hot pressing method to produce an Mg alloy material containing second particles of Mg2Si .
[Selected Figure] Figure 1A
Description
本発明は、Mg合金材料の製造方法、Mg合金部材の製造方法、Mg合金材料及びMg合金部材に関する。 The present invention relates to a method for producing an Mg alloy material, a method for producing an Mg alloy part, an Mg alloy material, and an Mg alloy part.
Mg合金は軽量材料として様々な用途への応用が検討されている。このような用途としては、例えば輸送機器が挙げられ、特にエンジン部材への応用による輸送機器の燃費の向上が期待されている。Mg合金の製造方法については、所望の特性を得るために、種々の製造方法が提案されている。 As a lightweight material, Mg alloys are being considered for various applications. One such application is transportation equipment, and in particular, their application to engine components is expected to improve the fuel efficiency of transportation equipment. Various manufacturing methods have been proposed for Mg alloys in order to obtain the desired properties.
特許文献1には、ケイ素を1~18重量%、アルミニウム、亜鉛及び銀の少なくとも1種を12重量%以下含有し、残部がマグネシウムである合金の溶湯を急冷凝固させて得た、微細な初晶Mg2Siを有するMg-Si合金チップが記載されている。 Patent Document 1 describes an Mg-Si alloy chip having fine primary crystals of Mg2Si, which is obtained by rapidly solidifying a molten alloy containing 1 to 18% by weight of silicon, 12 % by weight or less of at least one of aluminum, zinc and silver, and the remainder being magnesium.
特許文献2には、製造段階で材質改良用の添加成分が加えられるマグネシウム合金の製造方法であって、所定のマグネシウム合金に、添加成分として珪素を加える珪素添加工程と、該珪素添加工程により生じるMg2Si化合物を、粒径が40μm以下のMg2Si粒子とする粒子分散工程と、を含み、所定のマグネシウム合金は、AM602の難燃性マグネシウム合金であり、珪素添加工程における珪素の添加量は、製造されるマグネシウム合金の質量に対する珪素の含有率に換算して、5.0~15.0質量%の範囲で調節され、珪素添加工程は、鋳造法を使用して行われ、粒子分散工程は、塑性加工処理として押し出し法を使用して、200~400℃の温度範囲で行われることを特徴とする方法が記載されている。 Patent document 2 describes a manufacturing method for magnesium alloys in which additive components for improving material quality are added during the manufacturing stage, the method including a silicon addition process in which silicon is added as an additive component to a specified magnesium alloy, and a particle dispersion process in which the Mg 2 Si compound produced by the silicon addition process is converted into Mg 2 Si particles with a particle size of 40 μm or less, the specified magnesium alloy being a flame-retardant magnesium alloy AM602, the amount of silicon added in the silicon addition process being adjusted in the range of 5.0 to 15.0 mass%, converted into the silicon content relative to the mass of the magnesium alloy produced, the silicon addition process being carried out using a casting method, and the particle dispersion process being carried out using an extrusion method as a plastic processing treatment in a temperature range of 200 to 400°C.
例えばMg合金をエンジン部材に応用する場合には、燃費の向上が期待できる。一方、耐熱性の低いMgを含むMg合金は、エンジン内の高温に耐えるほどの耐熱性を備えることが困難である。
Mg合金の耐熱性の向上には希土類元素の添加が有効であると考えられるが、希土類元素は高価な場合が多い。また、希土類元素を添加して鋳造にてエンジンのピストンを作製しても、ピストンとしてエンジン内の高温に耐えるほどの十分な機械的強度に達しない場合が多い。
本発明者は、可能な限り希土類金属を使用しない方法を検討した結果、Siの添加が有用であるとの知見を得た。
Siの添加によりMg2Si粒子を形成し、Mg合金の耐熱性を向上させることが期待できるが、十分な耐熱性を得るためには、Mg2Si粒子を高度に微細化し、高度に均一に分散させることが求められる。
また、Siの添加したMg合金は、鋳造法ではSiにより溶湯の粘性が増加するため、Si添加量の限界値が1質量%程度である場合が多い。そのため、得られるMg合金の機械的強度も不十分になる場合が多い。
For example, when Mg alloys are used in engine parts, they are expected to improve fuel efficiency. However, it is difficult for Mg alloys containing Mg, which has low heat resistance, to have heat resistance sufficient to withstand the high temperatures inside the engine.
Addition of rare earth elements is considered to be effective in improving the heat resistance of Mg alloys, but rare earth elements are often expensive, and even if rare earth elements are added and used to produce engine pistons by casting, the pistons often do not achieve sufficient mechanical strength to withstand the high temperatures inside the engine.
The present inventors have investigated a method for using as few rare earth metals as possible and have found that the addition of Si is effective.
It is expected that the addition of Si will form Mg2Si particles and improve the heat resistance of the Mg alloy, but in order to obtain sufficient heat resistance, it is necessary to highly refine the Mg2Si particles and disperse them highly uniformly.
Furthermore, in the case of Mg alloys containing Si, the viscosity of the molten metal increases due to the presence of Si in the casting process, so the upper limit of the amount of Si added is often about 1 mass %, and as a result, the mechanical strength of the resulting Mg alloy is often insufficient.
本発明が解決しようとする課題は、耐熱性及び機械的強度に優れるMg合金材料の製造方法及びMg合金部材の製造方法を提供することである。 The problem that the present invention aims to solve is to provide a method for manufacturing Mg alloy materials and Mg alloy parts that have excellent heat resistance and mechanical strength.
本発明は、以下の態様を含む。
<1>Mg2Siの第1粒子を含む加工用合金材料を準備する準備工程と、前記加工用合金材料を微細化して合金片を得る微細化工程と、ホットプレス法により前記合金片を成形して、Mg2Siの第2粒子を含むMg合金材料を製造するMg合金材料製造工程と、を含むMg合金材料の製造方法。
<2>前記Mg合金材料製造工程は、ホットプレス法により前記合金片を成形してプリフォームを形成する工程と、前記プリフォームを300℃以上で押出し加工してMg合金材料を製造する工程と、を含む<1>に記載のMg合金材料の製造方法。
<3>前記ホットプレス法における圧力は、50MPa~300MPaである<1>又は<2>に記載のMg合金材料の製造方法。
<4>前記ホットプレス法における温度は、300℃~700℃である<1>~<3>のいずれか1つに記載のMg合金材料の製造方法。
<5>前記Mg2Siの第2粒子の平均粒径は、1.0μm~50.0μmである<1>~<4>のいずれか1つに記載のMg合金材料の製造方法。
<6>前記Mg合金材料がマトリックスを含み、前記マトリックスの結晶粒径は、2.0μm~80.0μmである<1>~<5>のいずれか1つに記載のMg合金材料の製造方法。
<7>前記Mg合金材料は、300℃における熱伝導率が100W/m・K以下である<1>~<6>のいずれか1つに記載のMg合金材料の製造方法。
<8>Mg2Siの第1粒子を含む加工用合金材料を準備する準備工程と、前記加工用合金材料を微細化して合金片を得る微細化工程と、ホットプレス法により前記合金片を成形して、Mg2Siの第2粒子を含むMg合金材料を製造するMg合金材料製造工程と、前記Mg合金材料を鍛造してMg合金部材を得る鍛造工程と、を含むMg合金部材の製造方法。
<9>Mg2Siの第1粒子を含む加工用合金材料の微細化物である合金片の成形体であり、Mg2Siの第2粒子を含むMg合金材料。
<10><9>に記載のMg合金材料の鍛造物であるMg合金部材。
The present invention includes the following aspects.
<1> A method for producing an Mg alloy material, comprising: a preparation step of preparing an alloy material for processing containing first particles of Mg 2 Si; a refining step of refining the alloy material for processing to obtain alloy flakes; and an Mg alloy material production step of molding the alloy flakes by a hot pressing method to produce an Mg alloy material containing second particles of Mg 2 Si.
<2> The method for producing an Mg alloy material according to <1>, wherein the Mg alloy material production process includes a step of forming a preform by molding the alloy flakes by a hot press method, and a step of producing an Mg alloy material by extruding the preform at 300°C or higher.
<3> The method for producing an Mg alloy material according to <1> or <2>, wherein the pressure in the hot pressing method is 50 MPa to 300 MPa.
<4> The method for producing an Mg alloy material according to any one of <1> to <3>, wherein the temperature in the hot pressing method is 300°C to 700°C.
<5> The method for producing an Mg alloy material according to any one of <1> to <4>, wherein the average particle size of the second particles of Mg 2 Si is 1.0 μm to 50.0 μm.
<6> The method for producing an Mg alloy material according to any one of <1> to <5>, wherein the Mg alloy material contains a matrix, and the crystal grain size of the matrix is 2.0 μm to 80.0 μm.
<7> The method for producing an Mg alloy material according to any one of <1> to <6>, wherein the Mg alloy material has a thermal conductivity of 100 W/m·K or less at 300° C.
<8> A method for manufacturing an Mg alloy part, comprising: a preparation step of preparing an alloy material for processing containing first particles of Mg 2 Si; a refinement step of refinement of the alloy material for processing to obtain alloy flakes; an Mg alloy material production step of molding the alloy flakes by a hot pressing method to produce an Mg alloy material containing second particles of Mg 2 Si; and a forging step of forging the Mg alloy material to obtain an Mg alloy part.
<9> A Mg alloy material which is a compact of alloy flakes which are finely divided pieces of an alloy material for processing containing first particles of Mg 2 Si, and which contains second particles of Mg 2 Si.
<10> A Mg alloy part which is a forging of the Mg alloy material according to <9>.
本発明によれば、耐熱性及び機械的強度に優れるMg合金材料の製造方法及びMg合金部材の製造方法を提供できる。 The present invention provides a method for producing Mg alloy materials and Mg alloy parts that have excellent heat resistance and mechanical strength.
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について詳細に説明する。
なお、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施することができる。
本実施形態において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を意味する。
本実施形態に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本実施形態において、2以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本実施形態において、各成分の量は、各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、複数種の物質の合計量を意味する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as "the present embodiment") will be described in detail.
It should be noted that the following embodiment is merely an example for explaining the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiment. The present invention can be practiced with appropriate modifications within the scope of the gist thereof.
In the present embodiment, the numerical range indicated using "to" means a range that includes the numerical values before and after "to" as the minimum and maximum values, respectively.
In the numerical ranges described in this embodiment, the upper limit or lower limit of a certain numerical range may be replaced with the upper limit or lower limit of another numerical range described in a stepwise manner. In addition, in the numerical ranges described in this disclosure, the upper limit or lower limit of a certain numerical range may be replaced with a value shown in the examples.
In this embodiment, a combination of two or more preferred aspects is a more preferred aspect.
In this embodiment, when there are multiple substances corresponding to each component, the amount of each component means the total amount of the multiple substances, unless otherwise specified.
≪Mg合金材料の製造方法≫
本実施形態のMg合金材料の製造方法(本明細書中、単に本実施形態の製造方法ともいう)は、Mg2Siの第1粒子を含む加工用合金材料を準備する準備工程と、前記加工用合金材料を微細化して合金片を得る微細化工程と、ホットプレス法により前記合金片を成形して、Mg2Siの第2粒子を含むMg合金材料を製造するMg合金材料製造工程と、を含む。
<Method for manufacturing Mg alloy material>
The manufacturing method of the Mg alloy material of this embodiment (also simply referred to as the manufacturing method of this embodiment in this specification) includes a preparation process of preparing an alloy material for processing containing first particles of Mg 2 Si, a refining process of refining the alloy material for processing to obtain alloy flakes, and an Mg alloy material manufacturing process of molding the alloy flakes by a hot pressing method to produce an Mg alloy material containing second particles of Mg 2 Si.
本実施形態の製造方法は、Mg2Siの第1粒子を含む加工用合金材料を微細化して合金片を得た後、ホットプレスにより合金片を固化成形することで、微細なMg2Siの第2粒子が均一に分散されたMg合金材料を製造することができる。その結果、得られるMg合金材料は耐熱性及び機械的強度に優れる。
本実施形態におけるMg合金材料は、鍛造法によって部材を作製するための先駆体として好適に用いることができる。
In the manufacturing method of the present embodiment, an alloy material for processing containing first particles of Mg2Si is refined to obtain alloy flakes, and then the alloy flakes are solidified and molded by hot pressing to produce an Mg alloy material in which fine second particles of Mg2Si are uniformly dispersed. As a result, the obtained Mg alloy material has excellent heat resistance and mechanical strength.
The Mg alloy material in this embodiment can be suitably used as a precursor for producing a member by a forging method.
また、本実施形態の製造方法であれば、Siの添加量を比較的多量に設定することができる。鋳造法により得られるMg合金材料では、Siを多量に添加すると凝集しやすく分散性が低下しやすいため、特に高温領域において、得られるMg合金材料の機械的強度が低下しやすい。本実施形態の製造方法は微細化工程を含むため、Siを比較的多量に添加しても得られるMg合金材料においてMg2Si粒子を均一に分散することができる。そのため、機械的強度に優れる。
さらに、例えばガスアトマイズで作製される急冷粉末からMg合金材料を製造した場合、Mg2Si粒子のみならず、マトリックスのMg合金の結晶粒径も1μm以下の微細粒になるため高温での強度は低下するが、本実施形態の製造方法によるMg合金材料は、このような欠点はなく、機械的強度に優れる。
なお、本実施形態において、マトリックスとはMg合金材料の主体となる母地組織を意味し、マトリックスはMg合金材料の性質に影響を及ぼし得る。
Furthermore, the manufacturing method of this embodiment allows the amount of Si to be set to a relatively large amount. In Mg alloy materials obtained by casting, the addition of a large amount of Si tends to cause aggregation and reduce dispersibility, and the mechanical strength of the obtained Mg alloy material tends to decrease, especially in high temperature regions. Since the manufacturing method of this embodiment includes a refinement step, Mg 2 Si particles can be uniformly dispersed in the obtained Mg alloy material even if a relatively large amount of Si is added. Therefore, the mechanical strength is excellent.
Furthermore, when an Mg alloy material is manufactured from rapidly cooled powder produced by gas atomization, for example, the strength at high temperatures decreases because not only the Mg2Si particles but also the crystal grain size of the matrix Mg alloy becomes fine grains of 1 μm or less. However, the Mg alloy material manufactured by the manufacturing method of this embodiment does not have such a drawback and has excellent mechanical strength.
In this embodiment, the matrix means the base structure that is the main component of the Mg alloy material, and the matrix can affect the properties of the Mg alloy material.
また、本実施形態の製造方法は、高価な設備も必要としないためコストの観点で優れる。さらに、本実施形態の製造方法における合金片は活性物質であるMg合金を含むが、例えばガスアトマイズで作製される急冷粉末のような爆発の危険性はないため、安全性にも優れる。 The manufacturing method of this embodiment is also superior in terms of cost, since it does not require expensive equipment. Furthermore, although the alloy flakes in the manufacturing method of this embodiment contain Mg alloy, which is an active material, there is no risk of explosion, as there is with rapidly cooled powders produced by gas atomization, for example, so it is also superior in safety.
また、本実施形態の製造方法は、合金片を用いるため、加工用合金材料(例えばビレット)に引け巣がある部分での使用が可能である。さらにMg合金材料をピストン等の部材に加工するために切削加工を行う場合、その際に生じた合金片も再度Mg合金材料の原料として使用でき、歩留まりに優れる。また、使用済みなったピストン等の部材は、再度切削加工で合金片にすれば、再度部材に成形できるため、リサイクル性にも優れる。 In addition, since the manufacturing method of this embodiment uses alloy flakes, it can be used in areas where the alloy material to be processed (e.g., billet) has shrinkage cavities. Furthermore, when cutting is performed to process Mg alloy material into components such as pistons, the alloy flakes generated during this process can be reused as raw material for Mg alloy material, resulting in excellent yields. In addition, used components such as pistons can be re-cut into alloy flakes, which can be molded into components again, resulting in excellent recyclability.
<準備工程>
準備工程は、Mg2Siの第1粒子を含む加工用合金材料を準備する工程である。
加工用合金材料は、市販品を用いてもよく、製造してもよい。
<Preparation process>
The preparing step is a step of preparing an alloy material for processing that includes first particles of Mg 2 Si.
The wrought alloy material may be commercially available or may be manufactured.
(加工用合金材料の製造方法)
準備工程は、Mg合金及びSiを含む混合物を不活性ガス雰囲気中で溶解させて得られる溶解物を鋳造して、Mg2Siの第1粒子を含む加工用合金材料を製造する工程であってもよい。
(Method of manufacturing alloy material for processing)
The preparation step may be a step of producing a wrought alloy material containing first particles of Mg 2 Si by melting a mixture containing an Mg alloy and Si in an inert gas atmosphere and casting the resulting melt.
(混合物)
上記混合物は、Mg合金及びSiを含む。また、上記混合物は、必要に応じて他の成分を含んでもよい。
(Mixture)
The mixture contains an Mg alloy and Si. The mixture may also contain other components as necessary.
[Mg合金]
Mg合金とは、主成分としてMgを含む合金をいう。
主成分としてMgを含む合金とは、Mgの含有量が合金の全質量に対して、50質量%以上である合金を意味する。
[Mg alloy]
The Mg alloy refers to an alloy containing Mg as the main component.
An alloy containing Mg as a main component means an alloy in which the Mg content is 50 mass % or more with respect to the total mass of the alloy.
〔Mg〕
Mg合金は、主成分としてMgを含む。
Mgの含有量は、Mg合金の全質量に対して、60質量%~99質量%であることが好ましい。
Mgの含有量が、Mg合金の全質量に対して、60質量%以上であることで、Mg合金材料の質量を小さくすることができる。
上記の観点から、Mgの含有量が、Mg合金の全質量に対して、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることがさらに好ましい。
Mgの含有量が、Mg合金の全質量に対して、99質量%以下であることで、Mg合金材料の耐熱性及び機械的強度に優れる。
上記の観点から、Mgの含有量が、Mg合金の全質量に対して、97質量%以下であることがより好ましく、95質量%以下であることがさらに好ましい。
[Mg]
The Mg alloy contains Mg as a main component.
The Mg content is preferably 60 mass % to 99 mass % based on the total mass of the Mg alloy.
By making the Mg content 60 mass % or more relative to the total mass of the Mg alloy, the mass of the Mg alloy material can be reduced.
From the above viewpoints, the Mg content is more preferably 70 mass % or more, and further preferably 80 mass % or more, based on the total mass of the Mg alloy.
When the Mg content is 99 mass % or less based on the total mass of the Mg alloy, the Mg alloy material has excellent heat resistance and mechanical strength.
From the above viewpoints, the Mg content is more preferably 97 mass % or less, and further preferably 95 mass % or less, based on the total mass of the Mg alloy.
〔他の元素〕
本実施形態におけるMg合金は、Mg以外の他の元素をさらに含む。
他の元素として、Mg合金は、Al、Zn、Ca、Mn、Ag、Cu、B及びNiからなる群から選択される少なくとも1種の元素をさらに含むことが好ましい。
Mg合金は、Al、Zn及びCaからなる群から選択される少なくとも1種の元素をさらに含むことがより好ましい。
[Other elements]
The Mg alloy in this embodiment further contains elements other than Mg.
As another element, the Mg alloy preferably further contains at least one element selected from the group consisting of Al, Zn, Ca, Mn, Ag, Cu, B and Ni.
More preferably, the Mg alloy further contains at least one element selected from the group consisting of Al, Zn, and Ca.
上記Mg以外の元素の含有量は、Mg合金材料の質量を小さくする観点から、Mg合金の全質量に対して、合計で、1質量%~20質量%であることが好ましく、3質量%~17質量%であることがより好ましく、7質量%~15質量%であることがさらに好ましい。
Mg以外の元素の含有量が上記下限値以上であることでMg合金材料の耐熱性及び機械的強度に優れる。また、Mg以外の元素の含有量が上記上限値以下であることでMg合金材料の質量を小さくできる。
From the viewpoint of reducing the mass of the Mg alloy material, the content of the elements other than Mg is preferably 1 mass% to 20 mass%, more preferably 3 mass% to 17 mass%, and even more preferably 7 mass% to 15 mass%, in total relative to the total mass of the Mg alloy.
When the content of elements other than Mg is equal to or greater than the lower limit, the Mg alloy material has excellent heat resistance and mechanical strength. When the content of elements other than Mg is equal to or less than the upper limit, the mass of the Mg alloy material can be reduced.
Mg合金がAlをさらに含む場合、Alの含有量は、Mg合金の全質量に対して、3質量%~20質量%であることが好ましく、5質量%~15質量%であることがより好ましく、7質量%~12質量%であることがさらに好ましい。
Alの含有量が上記下限値以上であることで強度の向上ができる。また、Alの含有量が上記上限値以下であることで耐熱性に優れる。
When the Mg alloy further contains Al, the content of Al is preferably 3 mass% to 20 mass%, more preferably 5 mass% to 15 mass%, and further preferably 7 mass% to 12 mass%, based on the total mass of the Mg alloy.
When the content of Al is equal to or more than the lower limit, the strength can be improved, whereas when the content of Al is equal to or less than the upper limit, the heat resistance is excellent.
Mg合金がZnを含む場合、Znの含有量は、Mg合金の全質量に対して、0.1質量%~5質量%であることが好ましく、0.3質量%~3質量%であることがより好ましく、0.5質量%~2質量%であることがさらに好ましい。 When the Mg alloy contains Zn, the Zn content is preferably 0.1% to 5% by mass, more preferably 0.3% to 3% by mass, and even more preferably 0.5% to 2% by mass, based on the total mass of the Mg alloy.
Mg合金がカルシウムを含む場合、カルシウムの含有量は、Mg合金の全質量に対して、0.1質量%~10質量%であることが好ましく、1質量%~7質量%であることがより好ましい。
カルシウムの含有量が上記範囲内であることで、得られるMg合金は難燃性に優れる。
When the Mg alloy contains calcium, the calcium content is preferably 0.1 mass % to 10 mass %, and more preferably 1 mass % to 7 mass %, based on the total mass of the Mg alloy.
When the calcium content is within the above range, the resulting Mg alloy has excellent flame retardancy.
Mg合金としては、既成品を用いてもよい。
既成品としては、例えば、AZ92、AZ91、AZ80、AZ63、AZ61、AZ31などのMg-Al-Zn系合金(AZ系);AM100、AM60、AM50、AM20などのMg-Al系合金(AM系);AS41、AS21などのMg-Al-Si系合金(AS系);AE42などのMg-Al-RE系合金(AE系);ZK51、ZK61などのMg-Zn-Zr系合金(ZK系);ZC63などのMg-Cu-Zn系合金(ZC系);ZE41、ZE61などのMg-Zn-RE-Zr系合金(ZE系);QE22などのMg-Zr-Re-Ag系合金(QE系);WE43、WE54などのMg-Y-RE系合金(WE系);AZX612、AZX912などのMg-Al-Zn-Ca系合金(AZX系);AMX602、AMX602などのMg-Al-Ca系合金(AMX系)等が挙げられる。
上記の中でも、Mg合金の既成品としては、AZX912(Mg-9%Al-1%Zn-2%Ca)が好ましい。
As the Mg alloy, a ready-made product may be used.
Examples of ready-made products include Mg-Al-Zn based alloys (AZ type) such as AZ92, AZ91, AZ80, AZ63, AZ61, and AZ31; Mg-Al based alloys (AM type) such as AM100, AM60, AM50, and AM20; Mg-Al-Si based alloys (AS type) such as AS41 and AS21; Mg-Al-RE based alloys (AE type) such as AE42; Mg-Zn-Zr based alloys (ZK type) such as ZK51 and ZK61; and ZC63. Mg-Cu-Zn-based alloys (ZC system) such as ZE41, ZE61, etc.; Mg-Zn-RE-Zr-based alloys (ZE system) such as QE22, etc.; Mg-Y-RE-based alloys (WE system) such as WE43, WE54, etc.; Mg-Al-Zn-Ca-based alloys (AZX system) such as AZX612, AZX912, etc.; Mg-Al-Ca-based alloys (AMX system) such as AMX602, AMX602, etc.
Among the above, AZX912 (Mg-9% Al-1% Zn-2% Ca) is preferable as a ready-made Mg alloy.
Mg合金の含有量は、混合物の全質量に対して、60質量%~97質量%であることが好ましく、70質量%~95質量%であることがより好ましく、80質量%~93質量%であることがさらに好ましい。
Mg合金の含有量が上記下限値以上であることでMg合金材料の質量を小さくできる。また、Mg以外の元素の含有量が上記上限値以下であることでMg合金材料の耐熱性及び機械的強度に優れる。
The content of the Mg alloy is preferably 60 mass % to 97 mass %, more preferably 70 mass % to 95 mass %, and further preferably 80 mass % to 93 mass %, based on the total mass of the mixture.
By setting the content of Mg alloy to be equal to or more than the lower limit, the mass of the Mg alloy material can be reduced, and by setting the content of elements other than Mg to be equal to or less than the upper limit, the Mg alloy material has excellent heat resistance and mechanical strength.
Mg合金の製造方法としては、例えば、Mg、Zn、Al、Caなどの原料から合金インゴットを作製し、上記インゴットを所望の形状に加工する方法が挙げられる。
具体的には、各種合金元素の純金属を、所望の質量比となるように溶解用グラファイトるつぼに入れる。この溶解用グラファイトるつぼを高周波溶解炉チャンバー内の高周波コイル内部に入れ、鋳型を高周波コイルの前面に設置する。そして、高周波溶解炉チャンバー内を、大気圧のままで又は真空引きした後に、ヘリウムガスを充填し、グラファイトるつぼを750℃以上まで加熱する。金属が完全に溶融したことを確認してからグラファイトるつぼ内の合金溶湯を銅製鋳型に鋳込み、冷却後、鋳型からMg合金を得る。
As a method for producing an Mg alloy, for example, there is a method in which an alloy ingot is produced from raw materials such as Mg, Zn, Al, and Ca, and the ingot is processed into a desired shape.
Specifically, pure metals of various alloy elements are placed in a graphite crucible for melting so as to obtain a desired mass ratio. The graphite crucible for melting is placed inside a high-frequency coil in a high-frequency melting furnace chamber, and a mold is placed in front of the high-frequency coil. The high-frequency melting furnace chamber is then filled with helium gas either at atmospheric pressure or after evacuation, and the graphite crucible is heated to 750°C or higher. After confirming that the metals are completely melted, the molten alloy in the graphite crucible is poured into a copper mold, and after cooling, the Mg alloy is obtained from the mold.
[Si]
混合物は、Siを含む。
Siの含有量は、混合物の全質量に対して、1質量%~15質量%であることが好ましく、3質量%~12質量%であることがより好ましく、5質量%~9質量%であることがさらに好ましい。
Siの含有量が上記下限値以上であることで耐熱性に優れる。また、Siの含有量が上記上限値以下であることでSiの分散性に優れ、Mg合金材料の機械的強度に優れる。
[Si]
The mixture includes Si.
The Si content is preferably 1 mass % to 15 mass %, more preferably 3 mass % to 12 mass %, and further preferably 5 mass % to 9 mass %, based on the total mass of the mixture.
When the Si content is equal to or more than the lower limit, the heat resistance is excellent, and when the Si content is equal to or less than the upper limit, the dispersibility of Si is excellent, and the mechanical strength of the Mg alloy material is excellent.
[Sb]
混合物は、さらにSbを含んでもよい。
Sbの含有量は、混合物の全質量に対して、0.1質量%~5質量%であることが好ましく、1質量%~4質量%であることがより好ましい。
[Sb]
The mixture may further include Sb.
The Sb content is preferably 0.1% by mass to 5% by mass, and more preferably 1% by mass to 4% by mass, based on the total mass of the mixture.
上記加工用合金材料を製造する工程の具体例としては、例えばMg合金に7.5質量%のSiと2質量%のSbとを混合して、不活性ガス雰囲気中で、溶解し鋳造して、Mg2Siの第1粒子を含むφ50mmのビレット(加工用合金材料)を製造する工程が挙げられる。 A specific example of a process for producing the above-mentioned alloy material for processing includes, for example, mixing 7.5% by mass of Si and 2% by mass of Sb into an Mg alloy, melting and casting the mixture in an inert gas atmosphere to produce a billet (alloy material for processing) having a diameter of 50 mm containing first particles of Mg 2 Si.
<微細化工程>
微細化工程は、加工用合金材料を微細化して合金片を得る工程である。
微細化の方法としては特に制限はなく、グラインダーを用いて切削してもよく、旋盤加工により微細化してもよい。
<Micronization process>
The grain refinement step is a step of refinement of the alloy material to be processed to obtain alloy flakes.
The method for making the particles fine is not particularly limited, and the particles may be cut using a grinder or may be made fine by lathe processing.
合金片の大きさについては特に制限はない。合金片の大きさは、得られるMg合金材料におけるMg2Siの第2粒子の平均粒径が後述する範囲となる大きさであることが好ましい。
例えば、旋盤加工を用いて加工用合金材料を微細化する場合、旋盤にて端面を好ましくは10μm~100μmずつ、より好ましくは20μm~80μmずつ、さらに好ましくは30μm~60μmずつ切削加工して合金片を得ることが好ましい。
There is no particular restriction on the size of the alloy flakes, but the size of the alloy flakes is preferably such that the average particle size of the secondary particles of Mg 2 Si in the resulting Mg alloy material falls within the range described below.
For example, when the alloy material to be processed is refined using lathe machining, it is preferable to obtain alloy pieces by cutting the end face on the lathe, preferably in increments of 10 μm to 100 μm, more preferably in increments of 20 μm to 80 μm, and even more preferably in increments of 30 μm to 60 μm.
本実施形態における微細化工程について、図1A及び図1Bを参照して説明する。
図1Aは本実施形態における微細化工程を行う前の加工用合金材料を表す模式図であり、図1Bは本実施形態における微細化工程を行った後の加工用合金材料及び合金片を表す模式図である。
図1Aに示す通り、微細化工程を行う前の加工用合金材料は、比較的大きいMg2Siの第1粒子を含む。この加工用合金材料に対して所望の微細化手段を適用することで、図1Bに示すような合金片を得ることができる。得られた合金片においてMg2Si粒子も微細化されており、より小さいサイズのMg2Si粒子を得ることができる。
The miniaturization process in this embodiment will be described with reference to FIGS. 1A and 1B.
FIG. 1A is a schematic diagram showing the processed alloy material before the refinement process in this embodiment, and FIG. 1B is a schematic diagram showing the processed alloy material and alloy flakes after the refinement process in this embodiment.
As shown in Figure 1A, the alloy material to be processed before the refinement process includes relatively large first particles of Mg2Si . By applying a desired refinement method to this alloy material to be processed, an alloy flake as shown in Figure 1B can be obtained. In the obtained alloy flake, the Mg2Si particles are also refined, and smaller sized Mg2Si particles can be obtained.
<Mg合金材料製造工程>
Mg合金材料製造工程は、ホットプレス法により合金片を成形して、Mg2Siの第2粒子を含むMg合金材料を製造する工程である。
ホットプレス法とは、真空、大気、不活性ガス等の雰囲気下で、加圧しながら焼結する方法である。
<Mg alloy material manufacturing process>
The Mg alloy material production step is a step of forming alloy flakes by a hot pressing method to produce an Mg alloy material containing second particles of Mg 2 Si.
The hot pressing method is a method of sintering while applying pressure in an atmosphere such as vacuum, air, or an inert gas.
ホットプレス法における圧力は、特に制限はないが、50MPa~300MPaであることが好ましく、70MPa~200MPaであることがより好ましく、100MPa~150MPaであることがさらに好ましい。
ホットプレス法における圧力が上記下限値以上であることで鍛造性に優れる。また、ホットプレス法における圧力が上記上限値以下であることでプレス治具の寿命に優れる。
The pressure in the hot pressing method is not particularly limited, but is preferably 50 MPa to 300 MPa, more preferably 70 MPa to 200 MPa, and further preferably 100 MPa to 150 MPa.
When the pressure in the hot pressing method is equal to or higher than the lower limit, excellent forgeability is achieved, and when the pressure in the hot pressing method is equal to or lower than the upper limit, the life of the pressing jig is excellent.
ホットプレス法における温度は、300℃~700℃であることが好ましく、320℃~500℃であることがより好ましく、350℃~400℃であることがさらに好ましい。
上記温度範囲は比較的高温であるが、本実施形態のMg合金材料は耐熱性に優れるため、上記の温度範囲であっても良好にホットプレスできる。
The temperature in the hot pressing method is preferably 300°C to 700°C, more preferably 320°C to 500°C, and further preferably 350°C to 400°C.
Although the above temperature range is relatively high, the Mg alloy material of this embodiment has excellent heat resistance and can therefore be hot pressed satisfactorily even within the above temperature range.
ホットプレス法における時間は、1分~60分であることが好ましく、5分~45分であることがより好ましく、10分30分であることがさらに好ましい。 The time for the hot pressing method is preferably 1 to 60 minutes, more preferably 5 to 45 minutes, and even more preferably 10 to 30 minutes.
Mg合金材料製造工程は、ホットプレス法により合金片を成形してプリフォームを形成する工程(プリフォーム形成工程ともいう)と、プリフォームを300℃以上で押出し加工してMg合金材料を製造する工程(押出し加工工程ともいう)と、を含むことが好ましい。 The Mg alloy material manufacturing process preferably includes a process of forming a preform by molding the alloy pieces by a hot press method (also called a preform forming process), and a process of extruding the preform at 300°C or higher to manufacture the Mg alloy material (also called an extrusion process).
(プリフォーム形成工程)
プリフォーム形成工程は、ホットプレス法により合金片を成形してプリフォームを形成する工程である。プリフォーム形成工程によって、押出し加工工程を行う前にMg合金材料のプリフォームを得ることができる。
プリフォーム形成工程において、ホットプレス法における圧力、温度及び時間の好ましい範囲は、上述の<Mg合金材料製造工程>中のホットプレス法における圧力、温度及び時間の好ましい範囲と同様である。
(Preform forming process)
The preform forming step is a step of forming a preform by molding an alloy piece by a hot press method, and by the preform forming step, a preform of an Mg alloy material can be obtained before the extrusion processing step is performed.
In the preform forming step, the preferred ranges of pressure, temperature and time in the hot pressing method are the same as the preferred ranges of pressure, temperature and time in the hot pressing method in the above-mentioned <Mg alloy material manufacturing step>.
(押出し加工工程)
押出し加工工程は、プリフォームを300℃以上で押出し加工してMg合金材料を製造する工程である。
(Extrusion process)
The extrusion process is a process in which the preform is extruded at 300° C. or higher to produce an Mg alloy material.
押出し加工における温度は、押し出し容易性の観点から、330℃以上であることが好ましく、350℃以上であることがより好ましい。
押出し加工における温度は、プリフォームの組織の粗大化による特性へのダメージ軽減の観点から、500℃以下であることが好ましく、450℃以下であることがより好ましい。
From the viewpoint of ease of extrusion, the temperature in the extrusion process is preferably 330° C. or higher, and more preferably 350° C. or higher.
The temperature in the extrusion process is preferably 500° C. or less, and more preferably 450° C. or less, from the viewpoint of reducing damage to the properties due to coarsening of the structure of the preform.
Mg合金材料製造工程の一例としては、大気中で、150MPa、400℃、30分の条件下、上記合金片をホットプレスしてφ44mm、高さ40mmのプリフォームを作製した後、400℃で押出し加工してMg合金材料を作製してもよい。 As an example of the Mg alloy material manufacturing process, the above alloy pieces may be hot pressed in air at 150 MPa, 400°C, and 30 minutes to produce a preform with a diameter of 44 mm and a height of 40 mm, which may then be extruded at 400°C to produce the Mg alloy material.
<Mg合金材料>
本実施形態のMg合金材料は、Mg2Siの第2粒子を含む。
Mg合金材料において、Mg2Siの第2粒子が均一に分散されている。その結果、Mg合金材料は耐熱性及び機械的強度に優れる。
<Mg alloy material>
The Mg alloy material of this embodiment includes second particles of Mg 2 Si.
In the Mg alloy material, the secondary particles of Mg 2 Si are uniformly dispersed, so that the Mg alloy material has excellent heat resistance and mechanical strength.
本実施形態のMg合金材料は、Mg2Siの第1粒子を含む加工用合金材料の微細化物である合金片の成形体であり、Mg2Siの第2粒子を含んでもよい。 The Mg alloy material of this embodiment is a compact of alloy flakes that are finely divided pieces of an alloy material for processing that contains first particles of Mg 2 Si, and may contain second particles of Mg 2 Si.
本実施形態の製造方法では、加工用合金材料を微細化する微細化工程を含むため、得られるMg合金材料におけるMg2Siの第2粒子の平均粒径は、加工用合金材料におけるMg2Siの第1粒子の平均粒径よりも小さいことが好ましい。 Since the manufacturing method of this embodiment includes a refinement process for refinement of the alloy material for processing, it is preferable that the average grain size of the second particles of Mg 2 Si in the obtained Mg alloy material is smaller than the average grain size of the first particles of Mg 2 Si in the alloy material for processing.
Mg2Siの第2粒子の平均粒径は、1.0μm~50.0μmであることが好ましい。
Mg2Siの第2粒子の平均粒径が50.0μm以下であることで、Mg2Siの第2粒子の分散性に優れるため、Mg合金材料の機械的強度に優れる。
上記の観点から、Mg2Siの第2粒子の平均粒径は、40.0μm以下であることがより好ましく、30.0μm以下であることがさらに好ましく、20.0μm以下であることが特に好ましく、10.0μm以下であることがより一層好ましい。
Mg2Siの第2粒子の平均粒径が1.0μm以上であることで、Mg合金材料の機械的強度に優れる。
上記の観点から、Mg2Siの第2粒子の平均粒径は、2.0μm以上であることがより好ましく、3.0μm以上であることがさらに好ましい。
The average particle size of the secondary particles of Mg 2 Si is preferably 1.0 μm to 50.0 μm.
When the average particle size of the second particles of Mg 2 Si is 50.0 μm or less, the dispersibility of the second particles of Mg 2 Si is excellent, and therefore the mechanical strength of the Mg alloy material is excellent.
From the above viewpoints, the average particle size of the Mg 2 Si second particles is more preferably 40.0 μm or less, even more preferably 30.0 μm or less, particularly preferably 20.0 μm or less, and even more preferably 10.0 μm or less.
When the average particle size of the secondary particles of Mg 2 Si is 1.0 μm or more, the mechanical strength of the Mg alloy material is excellent.
From the above viewpoints, the average particle size of the second particles of Mg 2 Si is more preferably 2.0 μm or more, and further preferably 3.0 μm or more.
Mg2Siの第1粒子の平均粒径は、30.0μm~100.0μmであってもよく、50.0μm~80.0μmであってもよい。 The average particle size of the Mg 2 Si first particles may be 30.0 μm to 100.0 μm, or 50.0 μm to 80.0 μm.
Mg合金材料はマトリックスを含んでもよい。
この場合、マトリックスの結晶粒径は、2.0μm~80.0μmであることが好ましい。
マトリックスの結晶粒径が80.0μm以下であることで、Mg2Siの第2粒子の分散性に優れるため、Mg合金材料の機械的強度に優れる。
上記の観点から、マトリックスの結晶粒径は、60.0μm以下であることがより好ましく、40.0μm以下であることがさらに好ましく、20.0μm以下であることが特に好ましく、10.0μm以下であることがより一層好ましい。
マトリックスの結晶粒径が2.0μm以上であることで、Mg合金材料の高温での機械的強度に優れる。
上記の観点から、マトリックスの結晶粒径は、3.0μm以上であることがより好ましく、4.0μm以上であることがさらに好ましく、5.0μm以上であることが特に好ましい。
The Mg alloy material may include a matrix.
In this case, the crystal grain size of the matrix is preferably 2.0 μm to 80.0 μm.
By setting the crystal grain size of the matrix to 80.0 μm or less, the dispersibility of the secondary particles of Mg 2 Si is excellent, and therefore the mechanical strength of the Mg alloy material is excellent.
From the above viewpoints, the crystal grain size of the matrix is more preferably 60.0 μm or less, further preferably 40.0 μm or less, particularly preferably 20.0 μm or less, and even more preferably 10.0 μm or less.
When the crystal grain size of the matrix is 2.0 μm or more, the Mg alloy material has excellent mechanical strength at high temperatures.
From the above viewpoints, the crystal grain size of the matrix is more preferably 3.0 μm or more, further preferably 4.0 μm or more, and particularly preferably 5.0 μm or more.
Mg2Si粒子の平均粒径及びマトリックスの結晶粒径は、ASTM E112-60Tに準拠した切片法により測定する。
具体的には、光学顕微鏡で観察した試料断面において、全長Lの5本の直線を引き、この直線を横切った結晶粒の数nを求め、平均粒径dを以下の式で算出する。得られた5つのdの平均値をMg2Si粒子の平均粒径及びマトリックスの結晶粒径とする。
d=L/n
The average grain size of the Mg 2 Si particles and the crystal grain size of the matrix are measured by an intercept method in accordance with ASTM E112-60T.
Specifically, five straight lines with a total length L are drawn on the cross section of the sample observed under an optical microscope, the number n of crystal grains that cross these lines is found, and the average grain size d is calculated by the following formula: The average value of the five ds thus obtained is the average grain size of the Mg2Si grains and the grain size of the matrix.
d = L / n
Mg合金材料は、300℃における熱伝導率が100W/m・K以下であることが好ましい。300℃における熱伝導率が100W/m・K以下であることで、Mg合金材料を、バイオメタノール、水素等の燃料を用いるエンジンのピストンに好適に用いることができる。
Mg合金材料は、300℃における熱伝導率が、90W/m・K以下であることが好ましく、80W/m・K以下であることがより好ましく、70W/m・K以下であることがさらに好ましい。
また、300℃における熱伝導率の下限値について特に制限はないが、Mg合金材料は、300℃における熱伝導率が、10W/m・K以上であることが好ましく、20W/m・K以上であることがより好ましく、40W/m・K以上であることがさらに好ましい。
The Mg alloy material preferably has a thermal conductivity of 100 W/m·K or less at 300° C. Since the thermal conductivity at 300° C. is 100 W/m·K or less, the Mg alloy material can be suitably used for pistons of engines that use fuels such as bio-methanol and hydrogen.
The thermal conductivity of the Mg alloy material at 300° C. is preferably 90 W/m·K or less, more preferably 80 W/m·K or less, and even more preferably 70 W/m·K or less.
In addition, although there is no particular restriction on the lower limit of the thermal conductivity at 300°C, the thermal conductivity of the Mg alloy material at 300°C is preferably 10 W/m·K or more, more preferably 20 W/m·K or more, and even more preferably 40 W/m·K or more.
所定の各温度における熱伝導率は、下記式から算出する。
各温度での熱伝導率=λT・CpT・dT (式)
λT:レーザーフラッシュ法により測定される各温度での熱拡散率
CpT:比熱容量
dT:アルキメデス法により測定される室温密度(d0)、及び熱膨張計により測定される各温度での体積変化から得られる各温度での密度
The thermal conductivity at each given temperature is calculated from the following formula.
Thermal conductivity at each temperature = λT CpT dT (formula)
λT: Thermal diffusivity at each temperature measured by the laser flash method CpT: Specific heat capacity dT: Room temperature density (d0) measured by the Archimedes method, and density at each temperature obtained from the volume change at each temperature measured by a thermal dilatometer
≪Mg合金部材の製造方法≫
本実施形態のMg合金部材の製造方法は、Mg2Siの第1粒子を含む加工用合金材料を準備する準備工程と、前記加工用合金材料を微細化して合金片を得る微細化工程と、ホットプレス法により前記合金片を成形して、Mg2Siの第2粒子を含むMg合金材料を製造するMg合金材料製造工程と、前記Mg合金材料を鍛造してMg合金部材を得る鍛造工程と、を含む。
<Method for manufacturing Mg alloy member>
The manufacturing method of the Mg alloy part in this embodiment includes a preparation process of preparing an alloy material for processing containing first particles of Mg2Si , a refining process of refining the alloy material for processing to obtain alloy flakes, an Mg alloy material manufacturing process of molding the alloy flakes by a hot pressing method to produce an Mg alloy material containing second particles of Mg2Si , and a forging process of forging the Mg alloy material to obtain an Mg alloy part.
本実施形態のMg合金部材の製造方法は、本実施形態のMg合金材料の製造方法に続いて、鍛造工程を行うことで、本実施形態のMg合金材料を用いたMg合金部材を製造する方法である。そのため、Mg合金部材の製造方法における各工程の具体的態様、好ましい態様等の詳細は、上述の≪Mg合金材料の製造方法≫の項に記載の各工程の具体的態様、好ましい態様等の詳細と同様である。 The manufacturing method of the Mg alloy part of this embodiment is a method of manufacturing an Mg alloy part using the Mg alloy material of this embodiment by performing a forging process following the manufacturing method of the Mg alloy material of this embodiment. Therefore, the details of the specific aspects and preferred aspects of each step in the manufacturing method of the Mg alloy part are the same as the details of the specific aspects and preferred aspects of each step described in the above section "Manufacturing method of the Mg alloy material".
<Mg合金部材>
本実施形態のMg合金部材は、本実施形態のMg合金材料の鍛造物である。
本実施形態におけるMg合金材料は、鍛造成形に好適に用いることができる。これによって、得られるMg合金部材は、均一に分散されたMg2Siの第2粒子を含むMg合金材料を含むため耐熱性及び機械的強度に優れる。
<Mg alloy member>
The Mg alloy part of this embodiment is a forging of the Mg alloy material of this embodiment.
The Mg alloy material in this embodiment can be suitably used for forging, and the resulting Mg alloy part has excellent heat resistance and mechanical strength because it contains the Mg alloy material including the uniformly dispersed second particles of Mg2Si .
以下、具体的な実施例及び比較例を挙げて、本実施形態を更に詳しく説明するが、本発明は以下の実施例及び比較例により何ら限定されるものではない。 The present embodiment will be described in more detail below with reference to specific examples and comparative examples, but the present invention is not limited in any way to the following examples and comparative examples.
[実施例1]
(準備工程)
難燃性Mg合金であるAZX912(Mg-9%Al-1%Zn-2%Ca)に7.5質量%のSiと2質量%のSbとを混合した混合物を得た後、不活性ガス雰囲気中で、上記混合物を溶解し鋳造して、φ50mmのビレット(鋳造材)を作製した。
[Example 1]
(Preparation process)
A mixture of 7.5 mass% Si and 2 mass% Sb was obtained by mixing AZX912 (Mg-9%Al-1%Zn-2%Ca), which is a flame-retardant Mg alloy, and then the mixture was melted and cast in an inert gas atmosphere to produce a billet (cast material) of φ50 mm.
(微細化工程)
その後、旋盤にてビレットの端面を40μmずつ切削加工して合金片を作製した。
(Micronization process)
Thereafter, the end face of the billet was cut by 40 μm at a time using a lathe to produce alloy pieces.
(Mg合金材料製造工程)
大気中で、150MPa、400℃、10分の条件下、上記合金片をホットプレスしてφ44mm、高さ40mmのプリフォームを作製した後、400℃で押出し加工してMg合金材料を作製した。
(Mg alloy material manufacturing process)
The alloy pieces were hot pressed in air at 150 MPa, 400° C. for 10 minutes to produce preforms with a diameter of 44 mm and a height of 40 mm, which were then extruded at 400° C. to produce Mg alloy materials.
[比較例1]
実施例1の(準備工程)に記載の方法で得られる鋳造材をMg合金材料として用いた。
比較例1のMg合金材料の光学顕微鏡組織図を図2Aに、実施例1のMg合金材料の光学顕微鏡組織図を図2Bに示す。
[Comparative Example 1]
A cast material obtained by the method described in (Preparation step) of Example 1 was used as the Mg alloy material.
FIG. 2A shows an optical microscopic structure diagram of the Mg alloy material of Comparative Example 1, and FIG. 2B shows an optical microscopic structure diagram of the Mg alloy material of Example 1.
(評価)
[粒径測定]
実施例及び比較例のMg合金材料において、マトリックス及びMg2Si粒子の粒径を、ASTM E112-60Tに準拠した切片法により測定した。結果を表1に示す。
(evaluation)
[Particle size measurement]
In the Mg alloy materials of the examples and comparative examples, the grain sizes of the matrix and Mg 2 Si grains were measured by an intercept method in accordance with ASTM E112-60T. The results are shown in Table 1.
表1に示す通り、Mg2Siの第1粒子を含む加工用合金材料を準備する準備工程と、加工用合金材料を微細化して合金片を得る微細化工程と、ホットプレス法により合金片を成形して、Mg2Siの第2粒子を含むMg合金材料を製造するMg合金材料製造工程と、を含むMg合金材料の製造方法により得られた実施例1のMg合金材料は、鋳造材である比較例1のMg合金材料と比較して、Mg合金材料におけるMg2Si粒子(Mg2Siの第2粒子)及びマトリックスの結晶粒径の両方が小さかった。 As shown in Table 1, the Mg alloy material of Example 1 obtained by the manufacturing method of an Mg alloy material including a preparation process of preparing an alloy material for processing containing first particles of Mg 2 Si, a refinement process of refinement of the alloy material for processing to obtain alloy flakes, and an Mg alloy material manufacturing process of molding the alloy flakes by a hot press method to manufacture an Mg alloy material containing second particles of Mg 2 Si had smaller crystal grain sizes of both the Mg 2 Si particles (second particles of Mg 2 Si) and the matrix in the Mg alloy material compared to the Mg alloy material of Comparative Example 1, which is a cast material.
[熱伝導率]
所定の各温度における熱伝導率を下記式から算出した。
各温度での熱伝導率=λT・CpT・dT (式)
λT:レーザーフラッシュ法により測定される各温度での熱拡散率
CpT:比熱容量
dT:アルキメデス法により測定される室温密度(d0)、及び熱膨張計により測定される各温度での体積変化から得られる各温度での密度
結果を表2に示す。
[Thermal conductivity]
The thermal conductivity at each given temperature was calculated from the following formula.
Thermal conductivity at each temperature = λT CpT dT (formula)
λT: thermal diffusivity at each temperature measured by the laser flash method CpT: specific heat capacity dT: room temperature density (d0) measured by the Archimedes method, and density at each temperature obtained from the volume change at each temperature measured by a thermal dilatometer. The results are shown in Table 2.
表2に示す通り、実施例1のMg合金材料は、300℃における熱伝導率が十分に低かった。このことから、本実施形態におけるMg合金材料は、バイオメタノール、水素等の燃料を用いるエンジンのピストンに好適に用いることができる。 As shown in Table 2, the Mg alloy material of Example 1 had a sufficiently low thermal conductivity at 300°C. For this reason, the Mg alloy material of this embodiment can be suitably used for pistons of engines that use fuels such as biomethanol and hydrogen.
[耐熱性及び強度]
圧縮試験により各温度での応力ひずみ曲線を取得後、塑性変形量が0.2%に達した際の応力(0.2%耐力ともいう)を測定した。結果を表3に示す。
0.2%耐力が大きいほど強度に優れる。
[Heat resistance and strength]
After obtaining stress-strain curves at each temperature by the compression test, the stress at which the plastic deformation amount reached 0.2% (also called 0.2% yield strength) was measured. The results are shown in Table 3.
The higher the 0.2% yield strength, the better the strength.
表3に示す通り、実施例のMg合金材料は、25℃~300℃での0.2%耐力の値が、鋳造材である比較例1のMg合金材料と比較して優れていた。そのため、実施例のMg合金材料は、低温領域~高温領域において、機械的強度に優れていた。
また、実施例のMg合金材料は、300℃における0.2%耐力の値が、比較例1のMg合金材料と比較して優れていたため、高温領域での機械的強度に優れており、優れた耐熱性も備えていた。
As shown in Table 3, the Mg alloy materials of the examples had superior 0.2% yield strength values at 25°C to 300°C compared to the Mg alloy material of Comparative Example 1, which was a cast material. Therefore, the Mg alloy materials of the examples had superior mechanical strength in the low to high temperature ranges.
In addition, the Mg alloy material of the embodiment had a superior 0.2% yield strength value at 300°C compared to the Mg alloy material of Comparative Example 1, and therefore had excellent mechanical strength in the high temperature range and also excellent heat resistance.
Claims (10)
前記加工用合金材料を微細化して合金片を得る微細化工程と、
ホットプレス法により前記合金片を成形して、Mg2Siの第2粒子を含むMg合金材料を製造するMg合金材料製造工程と、
を含むMg合金材料の製造方法。 A preparation step of preparing a wrought alloy material comprising first particles of Mg2Si ;
a refining step of refining the alloy material to obtain alloy flakes;
a Mg alloy material production step of forming the alloy flakes by a hot pressing method to produce an Mg alloy material containing second particles of Mg2Si ;
A method for producing an Mg alloy material comprising the steps of:
ホットプレス法により前記合金片を成形してプリフォームを形成する工程と、
前記プリフォームを300℃以上で押出し加工してMg合金材料を製造する工程と、
を含む請求項1に記載のMg合金材料の製造方法。 The Mg alloy material manufacturing process includes:
forming the alloy flakes into a preform by hot pressing;
extruding the preform at 300° C. or higher to produce an Mg alloy material;
The method of claim 1 comprising the steps of:
前記マトリックスの結晶粒径は、2.0μm~80.0μmである請求項1又は請求項2に記載のMg合金材料の製造方法。 the Mg alloy material comprises a matrix;
The method for producing an Mg alloy material according to claim 1 or 2, wherein the crystal grain size of the matrix is 2.0 μm to 80.0 μm.
前記加工用合金材料を微細化して合金片を得る微細化工程と、
ホットプレス法により前記合金片を成形して、Mg2Siの第2粒子を含むMg合金材料を製造するMg合金材料製造工程と、
前記Mg合金材料を鍛造してMg合金部材を得る鍛造工程と、
を含むMg合金部材の製造方法。 A preparation step of preparing a wrought alloy material comprising first particles of Mg2Si ;
a refining step of refining the alloy material to obtain alloy flakes;
a Mg alloy material production step of forming the alloy flakes by a hot pressing method to produce an Mg alloy material containing second particles of Mg2Si ;
a forging step of forging the Mg alloy material to obtain an Mg alloy part;
A method for producing an Mg alloy part comprising the steps of:
Mg2Siの第2粒子を含むMg合金材料。 The alloy flakes are formed into a compact, which is a finely divided alloy material for processing, and includes first particles of Mg2Si ;
A Mg alloy material comprising second particles of Mg2Si .
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| JP2023180170A JP2025070094A (en) | 2023-10-19 | 2023-10-19 | Manufacturing method of Mg alloy material, manufacturing method of Mg alloy member, Mg alloy material and Mg alloy member |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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ID=95518375
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120776172A (en) * | 2025-09-10 | 2025-10-14 | 江苏中天科技股份有限公司 | Al-Mg-Si alloy and preparation method and application thereof |
-
2023
- 2023-10-19 JP JP2023180170A patent/JP2025070094A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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