[发明专利]高强度Mg合金及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高强度Mg合金及其制造方法。

背景技术

Mg合金因其轻量性而可得到高的比强度，所以作为结构材料受到关注。

在专利文献1中提出了一种高强度Mg-Zn-RE合金，其含有Zn和稀土类元素(RE：Gd、Tb、Tm中的1种以上)，余量为Mg以及不可避免的杂质，且具有长周期堆垛结构(LPSO：Long Period Stacking Ordered Structure)。

但是，上述提案的合金因以稀土类元素RE为必需元素，所以作为结构材料存在价格高这一问题。

因此，希望开发不需要高价格的稀土类元素RE就发挥高强度的Mg合金。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-221579号公报

发明内容

本发明的目的在于提供不需要使用高价格的稀土类元素RE就能发挥高强度的Mg合金及其制造方法。

为了达成上述目的，根据本发明，提供一种高强度Mg合金，其特征在于，

具有下述化学组成：在固溶限度内含有Ca以及Zn，余量包含Mg以及不可避免的杂质，

具有下述组织，所述组织包含等轴晶粒，在该晶粒内有沿Mg六方晶格的c轴方向的Ca以及Zn的偏析区域，该偏析区域在Mg六方晶格的a轴方向以3个Mg原子的间隔排列着。

根据本发明，还提供一种高强度Mg合金的制造方法，该制造方法是制造上述高强度Mg合金的方法，其特征在于，通过以与上述组成对应的配合量向Mg添加Ca以及Zn，进行熔化以及铸造而形成铸锭，将该铸锭进行均质化热处理后，实施热加工，从而形成上述组织。

根据本发明，通过具有下述组织，不需高价格的稀土类元素RE就能够达成同等的高强度，所述组织包含等轴晶粒，在该晶粒内有沿Mg六方晶格的c轴方向的Ca以及Zn的偏析区域，该偏析区域在Mg六方晶格的a轴方向以3个Mg原子的间隔排列着。

附图说明

图1是比较地示出本发明以及以往技术的组织和强化机构的示意图。

图2是表示本发明的实施例中的断裂伸长率与比强度的关系的曲线图。

图3表示本发明的周期结构的电子显微镜观察结果。

图4是从a轴方向观察本发明的周期结构的示意图。

图5是从c轴方向观察本发明的周期结构的示意图。

具体实施方式

本发明的合金具有下述化学组成：在固溶限度内含有Ca以及Zn，余量包含Mg以及不可避免的杂质。由此，可得到在Mg中固溶有Ca以及Zn的状态。因为为固溶状态，所以不生成金属间化合物(规则相)和/或粗大的析出物，不产生由此引起的延展性的下降。

固溶限度对于Mg-Ca-Zn三元系而言是未知的，但是在Mg-Ca二元系状态图(在515℃下的Mg固溶区域界限)中，Ca向Mg中的固溶限度是0.5at％，在Mg-Zn二元系状态图(在343℃下的Mg固溶区域界限)中，Zn向Mg中的固溶限度是3.5at％。以该公知事实为暂且的目标，在本发明的合金中，为了确保固溶状态，能够将含有量设为Ca：0.5at％以下、Zn：3.5at％以下。

作为本发明的合金的特征，具有下述组织，所述组织包含等轴晶粒，在该晶粒内有沿Mg六方晶格的c轴方向的Ca以及Zn的偏析区域，该偏析区域在Mg六方晶格的a轴方向以3个Mg原子的间隔排列着。

包含微细的等轴晶粒可抑制变形双晶的产生，所以压缩中的变形行为、尤其是屈服应力上升，能够确保结构材料所需要的良好的成形性。尤其是优选晶体粒径为不足1μm即数百nm以下。

另外，本发明的合金，在电子显微镜级别的组织中存在特征。即，在晶粒内有沿Mg六方晶格的c轴[0001]方向的Ca以及Zn的偏析区域，该偏析区域如在实施例中详细叙述那样形成在Mg六方晶格的a轴[11-20]方向以3个Mg原子的间隔排列着的周期结构。将线状的偏析区域D在图1中示意性地示出。因沿c轴方向的线状的偏析区域D的存在，Mg晶格产生应变，所以对于底面(0001)上的位错的移动，偏析区域成为障碍，能实现高强度。为了得到本发明的组织，需要在铸造、固溶化(均质化)热处理后，实施热加工。由此，不使用高价格的稀土类元素RE就能够实现高强度。

为了达成上述的周期结构，优选Ca和Zn的含有量的原子比为Ca：Zn＝1：2～1：3的范围内。