耐热性镁合金制造技术

本发明专利技术的耐热性镁合金，其含有：主成分的Ｍｇ，选自Ａｌ和Ｎｉ的任一种以上的第一合金元素Ｍ１，选自Ｍｎ、Ｂａ、Ｃｒ和Ｆｅ的任一种以上的第二合金元素Ｍ２和Ｃａ；其具有含有Ｍｇ晶粒、析出至该Ｍｇ晶粒的粒子内的板状析出物、在该Ｍｇ晶粒的晶界结晶且形成微观上连续的网络的晶界结晶物的金属组织。由于板状的析出物存在于Ｍｇ晶粒内，因此阻碍了Ｍｇ晶粒内的位错移动，难以变形。另外，由于形成网络的晶界结晶物微观上连续地存在于Ｍｇ晶粒的晶界，因此晶界的强度提高。Ｍｇ晶粒的粒子内和晶界均被强化的本发明专利技术的镁合金在高温领域内也显示高的机械特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可承受住高温下高负荷使用的耐热性镁合金。
技术介绍
比铝合金质量更轻的镁合金从轻量化的观点出发，作为飞机材料或 车辆材料等广泛使用。但是，镁合金根据用途由于强度或耐热性不充分， 因此要求进一步提高特性。因此，特开2004-162090号公报和特开2004-232060号公报公开了 适量含有钓(Ca)和铝(Al)的镁合金。这些文献中，由于Ca-Al化合 物或Mg-Ca化合物结晶或析出至镁合金的Mg晶粒的晶界，因此抑制了 位错的运动。结果，镁合金在高温区域处蠕变变形少、显示优异的耐热 性。进而，上述镁合金通过使Mn固溶于Mg晶粒中，将镁合金固溶强 化。
技术实现思路
合金的金属组织会大大影响其特性。因此，为了获得具有对于高温 下使用充分的强度或耐蠕变性的镁合金，有必要使添加元素的种类或量 等适合，控制金属组织。本专利技术的目的在于通过使用适当的合金元素、控制镁合金的金属组 织，提供晶粒内和结晶晶界均被强化、显示优异耐热性的镁合金。即，本专利技术的耐热性镁合金，其特征在于含有主成分的镁(Mg), 选自铝(Al )和镍(Ni )的任一种以上的笫一合金元素Ml,选自锰(Mn)、 钡(Ba)、铬(Cr)和铁(Fe)的任一种以上的第二合金元素M2,钙 (Ca);具有含有Mg晶粒、析出至该Mg晶粒的粒子内的板状析出物、 在该Mg晶粒的晶界结晶且形成微观上连续的网络的晶界结晶物的金属 组织。予以说明，本专利技术中"微观上连续的网络"是指宏观上呈现网络构 造(三维网构造)、在网络的内部结晶也连续存在的状态(参照图2)。 因此，不包括即便呈现网络构造但其内部由小结晶构成的不连续状态(参照图3)。本专利技术的耐热性镁合金在后详细说明，通过含有第二合金元素M2， Mg晶粒的粒子内具有板状的析出物、晶界中具有形成微观上连续的网 络的晶界结晶物。板状的析出物由于存在于Mg晶粒内，因此阻碍了在 Mg晶粒内的位错移动，难以变形。另外，由于形成网络的晶界结晶物 微观上连续地存在于Mg晶粒的晶界，因此晶界的强度提高。结果，本 专利技术的Mg合金即便在高温领域中也显示高的机械特性。即，本专利技术的 耐热性镁合金通过同时强化Mg晶粒的粒子内和晶界，因此高温领域内 的机械特性大大提高。上述析出物包含C15型结晶构造的拉夫斯相化合物是理想的。另 外，上述析出物平行于Mg结晶的{001}面析出是理想的。形成微观上连续的网络的上述晶界结晶物包含Mg-M 1 -Ca系化合物 是理想的。另夕卜，上述晶界结晶物包含C14型结晶构造和C36型结晶构 造的拉夫斯相化合物的混晶相是理想的，此时，上述混晶构造相比较于 C36型结晶构造可以更多地含有C14型结晶构造。当析出物平行于Mg结晶的{001}面而析出时，抑制了六方晶Mg结 晶在滑动面上的位错移动。当晶界结晶物包含C14型结晶构造和C36 型结晶构造的拉夫斯相化合物的混晶相时，构成网络的化合物不会发生 相分离，表面上看来几乎为单晶(参照图4)，构成网络的结晶晶界的 面积或晶粒数达到最小。予以说明，上述"C14型"、"C15型"、"C36型"是指Stmkturberichte 杂志的符号，分别表示拉夫斯相中的MgZn2、 MgCu2、 MgNi2所代表的 3个类似的基本结晶构造。进而，上述Mg晶粒内具有含有上述第二合金元素M2的微粒子是 理想的。当使本专利技术的耐热性镁合金全体为100质量％时，优选含有2质量 %以上4质量％以下的Ca、使上述第一合金元素Ml相对于Ca的质量 比(Ml/Ca)为0.9以上1.1以下、含有0.3质量％以上0.6质量％以下的 上述第二合金元素M2，剩余为Mg和不可避免的杂质。或者，当使本专利技术的耐热性镁合金全体为100原子％时，优选含有 1.235原子％以上2.470原子％以下的Ca、使上述第一合金元素Ml相对 于Ca的原子比(Ml/Ca)为1.34以上1.63以下、含有0.13原子％以上50.27原子。/o以下的上述第二合金元素M2，剩余为Mg和不可避免的杂质。 通过使本专利技术的耐热性镁合金所含有的第 一合金元素、第二合金元素和Ca的含有比例为适当范围，可获得具有从高温下机械特性观点出发理想的的金属组织的耐热性镁合金。予以说明，本说明书中"耐热性"用高温环境中的镁合金的机械性质(例如利用应力緩和试验或轴力保持实验的蠕变特性或高温强度等)评价。附图说明图1为用金属显微镜观察#01试验片截面的金属组织照片。图2为用透射显微镜(TEM)观察#01观察试样的金属组织照片。图3为用TEM观察弁C1观察试样的金属组织照片。图4为#01观察试样的暗视野扫描透射电子显微镜(DF-STEM)像。图5为弁C1观察试样的DF-STEM像。图6为#01 ^L察试样的TEM像和电子书f射(入射方向<110)。 图7为存017见察试样的TEM像和电子衍射(入射方向<111)。 图8为^C1观察试样的TEM像和电子衍射(入射方向<111 )。 图9为观察#01观察试样的Mg晶粒内的DF-STEM像。 予以说明，#01和弁C1在后述实施例中是用于区别组成不同的镁合 金的符号。具体实施例方式以下说明用于实施本专利技术耐热性镁合金(以下简称"镁合金")的 最佳方式。本专利技术的镁合金含有主成分的镁(Mg)、第一合金元素M1、第二 合金元素M2、钙(Ca),具有含有Mg晶粒、析出至Mg晶粒的粒子 内的板状析出物、在该Mg晶粒的晶界结晶且形成微观上连续的网络的 晶界结晶物的金属组织。本专利技术的镁合金中，板状的析出物存在于Mg晶粒内。板状的析出 物阻碍在Mg晶粒内的位错移动。结晶的变形通过位错在滑动面上移动 而发生。因此，可以是平行于六方晶Mg结晶的c面、即Mg结晶(OOl) 面的板状析出物。予以说明，板状析出物的板厚为2-20nm、板厚越厚，则机械特性越提高。另夕卜，析出物可以包含C15型结晶构造的拉夫斯相化合物。其原因 在于，可以预测到Mg结晶的c面和C15构造的{111}面易于形成结晶 学上相互稳定的界面、促进板状析出物的形成。构成具有这种结晶构造 的析出物的化合物可以是M1-Ca系化合物和/或Mg-Ml-Ca系化合物。本专利技术的镁合金还可进一步在Mg晶粒的粒子内具有微粒子。微粒 子为Mg晶粒内，基本存在于板状析出物的周围。可认为该微粒子即便 存在于Mg晶粒内，也不会直接有助于提高Mg晶粒内的强度。然而， 微粒子的存在与析出物的生成有关(后面叙述)，微粒子例如为Ml-M2 系化合物等含有M2的微粒子。予以说明，微粒子为大致球形、粒径为 10 ~ 15nm左右。本专利技术的镁合金中，形成微观上连续的网络的晶界结晶物在Mg晶 粒的晶界结晶而存在。例如，即便是从本专利技术镁合金中除去第二合金元 素M2的组成，也有宏观上晶界结晶物在Mg晶粒的晶界结晶、同时形 成网络的情况。但是，在不含Mg的镁合金中，在形成网络的晶界结晶 物中观察不到微观的连续性。另一方面，本专利技术的镁合金中，通过含有 M2，晶界结晶物形成微观上连续的网络。通过网络在微观上连续，大大 降低构成网络的化合物的结晶晶界的面积或晶粒数。结果，晶界的强度 提高、被强化。此时，晶界结晶物的网络希望覆盖在镁合金的 400pmx600nm左右区域截面上呈现线状的Mg晶粒晶界中的70%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐热性镁合金，其含有：主成分的镁（Ｍｇ），选自铝（Ａｌ）和镍（Ｎｉ）的任一种以上的第一合金元素Ｍ１，选自锰（Ｍｎ）、钡（Ｂａ）、铬（Ｃｒ）和铁（Ｆｅ）的任一种以上的第二合金元素Ｍ２和钙（Ｃａ）；其特征在于，具有含有Ｍｇ晶粒、析出至该Ｍｇ晶粒的粒子内的板状析出物、在该Ｍｇ晶粒的晶界结晶且形成微观上连续的网络的晶界结晶物的金属组织。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉江尚，木下恭一，谷泽元治，三好学，
申请(专利权)人：株式会社丰田自动织机，
类型：发明
国别省市：JP[]