(57)【要約】【課題】２００℃を含む高温環境下での耐熱性を備え且つＲＥ（希土類金属）を含まないＭｇ合金を提供する。【解決手段】５〜７mass%のアルミニウム(Al)と、１〜５mass%のバリウム(Ba)と、１〜１０mass%のスズ(Sn)とを添加したＭｇ合金である。【選択図】図39
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
５〜７mass%のアルミニウム(Al)と、１〜５mass%のバリウム(Ba)と、１〜１０mass%のスズ(Sn)を添加したことを特徴とするＭｇ合金。
【請求項２】
１〜１０mass%の銅(Cu)を更に添加したことを特徴とするＭｇ合金。
【請求項３】
粒界被覆率が１５％以上である、請求項１又は２に記載のＭｇ合金。
【請求項４】
前記バリウム(Ba)の添加量が１〜４mass%である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＭｇ合金。
【請求項５】
前記バリウム(Ba)の添加量が１〜３mass%である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＭｇ合金。
【請求項６】
前記スズ(Sn)の添加量が１〜８mass%である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＭｇ合金。
【請求項７】
前記スズ(Sn)の添加量が３〜５mass%である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＭｇ合金。
【請求項８】
前記銅(Cu)の添加量が１〜８mass%である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＭｇ合金。
【請求項９】
前記銅(Cu)の添加量が３〜８mass%である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＭｇ合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマグネシウム合金に関し、より詳しくは耐熱性のマグネシウム合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネシウム(Mg)は、地球上で８番目に多い元素で、その量は地殻組成の約2.5％に相当し、Mgを含む鉱石は広範囲に存在し海水にも含まれるため、枯渇することのない資源ということができる。Mgは、また、比重が1.74であり、これはアルミニウム(Al)の約2/3、鉄(Fe)の1/4であることから、実用金属中最も軽量であり、比強度、比剛性も高い。更に、Mgは、電磁遮蔽性、熱伝導性、寸法安定性、切削性、リサイクル性が良好であるなど、優れた特性を有している。このことから、近時、Ｍｇ合金が様々な分野で注目されている（特許文献１、２など参照）。
【０００３】
例えば、自動車の燃料消費量の一層の改善には、車体を構成している各部品の軽量化が有効であり、その効果は約１%の軽量化により0.6〜1.0%の燃費の改善が期待できると言われている。そのため、自動車部品に軽量かつ比強度の高いＭｇ合金の利用が盛んであり、現在、ギアボックス、ホイール、シートフレーム、シリンダーヘッドカバーなどにAZ91D(9.0%Al-1.0%Zn)やAM60A(6.0%Al-0.13%Mn)などのＭｇ合金が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１２２１５号公報
【特許文献２】特開２００３−２９０８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自動車の分野では、上述したようにAZ91D合金やAM60A合金が使用され始めているが、例えば、AZ系合金では、組織中に高温において脆弱な金属間化合物であるMg17Al12化合物が存在するため、これらAZ91D合金やAM60A合金は、１００℃以上の環境下において、耐熱性の尺度である耐クリープ性が大きく低下するため自動車の内外装部品など熱的負荷が小さい部材に限定されている。換言すれば、AZ91D合金やAM60A合金は120℃を越える熱的環境下ではクリープ変形が生じてしまい、ボルトの締め付け力が低下するという問題が発生するため、エンジンからの熱的影響を受けるトランスミッションケース、オイルパンなどのエンジン関連部品又はエンジン周辺部品には適用が困難である。
【０００６】
Ｍｇ合金の適用範囲をエンジン関連部品などに拡大すべく耐熱Ｍｇ合金が開発されている。耐熱Ｍｇ合金として、AS21B合金(Mg-2.0%Al-1.0%Si)、AE42合金(Mg-4.0%Al-2.0% RE)、QE22合金(Mg-2.0%Ag-2.0%RE)を挙げることができる。しかし、現在の耐熱Ｍｇ合金は鋳造性が好ましくなく、熱間割れ、金型への焼き付きが問題視されている。また、ＲＥ（希土類金属）を含む耐熱Ｍｇ合金は高コストのため限定的に使用されているのが現状である。
【０００７】
本発明の目的は、２００℃を含む高温環境下での耐熱性を備え且つＲＥ（希土類金属）を含まないＭｇ合金を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
高温下でのＭｇ合金のクリープ変形は、主に粒界での変形によると考えられている。また、マグネシウム(Mｇ)にアルミニウム（Al）を４mass%以上添加すると鋳造性及び耐食性が向上することが知られており、更に、アルミニウム（Al）をマグネシウム(Mｇ)に添加するとアルミニウムが固溶硬化することから、これにより強度が向上することが一般的に知られている。
【０００９】
そこで、本願発明者らは、先ず、アルミニウム(Al)を添加することでＭｇ合金の鋳造性や強度などの基本的な特性を確保しつつ、粒界を、高温で安定な金属間化合物で覆うことができれば、粒界での変形を抑えることができると考え、そして、その意図の下でバリウム(Ba)に注目した。バリウム(Ba)は、Ｍｇ合金中では固溶度は小さいものの母相に固溶することで積層欠損エネルギーを低下させることができると考えられる。また、Mg-Al系合金では、粒界において、アルミニウム(Aｌ)と共晶反応した結果物であるＡl４Ｂa化合物が晶出すると考えられる。このＡl４Ｂa化合物の融点は１０９７℃という高融点であることから、高温で安定である。そして、このＡl４Ｂa化合物を粒界に晶出させることで、高温において脆弱な金属間化合物であるMg17Al12化合物の晶出及び析出を抑制することができれば、高温環境下でのＭｇ合金の耐クリープ性を向上させることができると考えられる。バリウム(Ba)は、既知のように、原子番号５６であり、密度は3.5g/cm3であり比較的重い金属である。勿論、バリウム(Ba)が希土類金属でないことは言うまでもない。
【００１０】
上記の設計指針に従って鋭意研究した結果、２００℃を含む高温環境下で良好な耐熱性を実現できたことから本発明を提案するものであり、本発明のＭｇ合金は、５〜７mass%のアルミニウム(Al)と、１〜５mass%のバリウム(Ba)を添加すると共に、耐熱性を更に向上するために１〜１０mass%のスズ(Sn)を添加して結晶粒を微細化したことを特徴とする。
【００１１】
勿論、本発明のＭｇ合金は、不可避の不純物を含んでいてもよいのは勿論であるが、溶湯の酸化やガス吸収を防止する目的でベリリウム(Be)を添加してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】Baの添加量が１mass%の場合にAｌの添加量を４〜８mass%の各Al-Ba-Ｍｇ合金の温度２００℃、応力５０ＭPa、試験時間１００hr.の条件下で行ったクリープ曲線図である。ここに、「AlBa４１」は４％Al-１％Ba-Ｍｇ合金の意味であり、「AlBa５１」は５％Al-１％Ba-Ｍｇ合金の意味であり、「AlBa６１」は６％Al-１％Ba-Ｍｇ合金の意味であり、「AlBa７１」は７％Al-１％Ba-Ｍｇ合金の意味であり、「AlBa８１」は８％Al-１％Ba-Ｍｇ合金の意味である。
【図２】Baの添加量が２mass%の場合にAｌの添加量を４〜８mass%の各Al-Ba-Ｍｇ合金の温度２００℃、応力５０ＭPa、試験時間１００hr.の条件下で行ったクリープ曲線図である。ここに、「AlBa４２」は４％Al-２％Ba-Ｍｇ合金の意味であり、「AlBa５２」は５％Al-２％Ba-Ｍｇ合金の意味であり、「AlBa６２」は６％Al-２％Ba-Ｍｇ合金の意味であり、「AlBa７２」は７％Al-２％Ba-Ｍｇ合金の意味であり、「AlBa８２」は８％Al-２％Ba-Ｍｇ合金の意味である。
【図３】各Al-Ba-Ｍｇ合金における最小クリープ速度に及ぼす粒界被覆率の影響をプロットした曲線図である。
【図４】Baの添加量が１mass%及び２mass%の場合に、Alを４〜８mass%添加した各Al-Ba-Ｍｇ合金の平均結晶粒径を示すグラフである。
【図５】図４の各Al-Ba-Ｍｇ合金の粒界被覆率を示すグラフである。
【図６】図４の各Al-Ba-Ｍｇ合金の室温及び２００℃での引張り強さを示すグラフである。
【図７】図４の各Al-Ba-Ｍｇ合金の室温及び２００℃での0.2％耐力を示すグラフである。
【図８】図４の各Al-Ba-Ｍｇ合金の室温及び２００℃での伸びを示すグラフである。
【図９】4％Al-1％Ba-Ｍｇ合金(AlBa41合金)の１００倍の組織写真である。
【図１０】4％Al-1％Ba-Ｍｇ合金(AlBa41合金)の２００倍の組織写真である。
【図１１】4％Al-1％Ba-Ｍｇ合金(AlBa41合金)の５００倍の組織写真である。
【図１２】5％Al-1％Ba-Ｍｇ合金(AlBa51合金)の１００倍の組織写真である。
【図１３】5％Al-1％Ba-Ｍｇ合金(AlBa51合金)の２００倍の組織写真である。
【図１４】5％Al-1％Ba-Ｍｇ合金(AlBa51合金)の５００倍の組織写真である。
【図１５】6％Al-1％Ba-Ｍｇ合金(AlBa61合金)の１００倍の組織写真である。
【図１６】6％Al-1％Ba-Ｍｇ合金(AlBa61合金)の２００倍の組織写真である。
【図１７】6％Al-1％Ba-Ｍｇ合金(AlBa61合金)の５００倍の組織写真である。
【図１８】7％Al-1％Ba-Ｍｇ合金(AlBa71合金)の１００倍の組織写真である。
【図１９】7％Al-1％Ba-Ｍｇ合金(AlBa71合金)の２００倍の組織写真である。
【図２０】7％Al-1％Ba-Ｍｇ合金(AlBa71合金)の５００倍の組織写真である。
【図２１】8％Al-1％Ba-Ｍｇ合金(AlBa81合金)の１００倍の組織写真である。
【図２２】8％Al-1％Ba-Ｍｇ合金(AlBa81合金)の２００倍の組織写真である。
【図２３】8％Al-1％Ba-Ｍｇ合金(AlBa81合金)の５００倍の組織写真である。
【図２４】4％Al-2％Ba-Ｍｇ合金(AlBa42合金)の１００倍の組織写真である。
【図２５】4％Al-2％Ba-Ｍｇ合金(AlBa42合金)の２００倍の組織写真である。
【図２６】4％Al-2％Ba-Ｍｇ合金(AlBa42合金)の５００倍の組織写真である。
【図２７】5％Al-2％Ba-Ｍｇ合金(AlBa52合金)の１００倍の組織写真である。
【図２８】5％Al-2％Ba-Ｍｇ合金(AlBa52合金)の２００倍の組織写真である。
【図２９】5％Al-2％Ba-Ｍｇ合金(AlBa52合金)の５００倍の組織写真である。
【図３０】6％Al-2％Ba-Ｍｇ合金(AlBa62合金)の１００倍の組織写真である。
【図３１】6％Al-2％Ba-Ｍｇ合金(AlBa62合金)の２００倍の組織写真である。
【図３２】6％Al-2％Ba-Ｍｇ合金(AlBa62合金)の５００倍の組織写真である。
【図３３】7％Al-2％Ba-Ｍｇ合金(AlBa72合金)の１００倍の組織写真である。
【図３４】7％Al-2％Ba-Ｍｇ合金(AlBa72合金)の２００倍の組織写真である。
【図３５】7％Al-2％Ba-Ｍｇ合金(AlBa72合金)の５００倍の組織写真である。
【図３６】8％Al-2％Ba-Ｍｇ合金(AlBa82合金)の１００倍の組織写真である。
【図３７】8％Al-2％Ba-Ｍｇ合金(AlBa82合金)の２００倍の組織写真である。
【図３８】8％Al-2％Ba-Ｍｇ合金(AlBa82合金)の５００倍の組織写真である。
【図３９】6%Al-2%Ba-0.5%Sn-Ｍｇ合金(AlBa62合金にSnを0.5%添加したＭｇ合金)の１００倍の組織写真である。
【図４０】6%Al-2%Ba-0.5%Sn-0.5%Cu-Ｍｇ合金（AlBa62合金にSn及びCuを0.5%添加したＭｇ合金)）の１００倍の組織写真である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１３】
表１は、検討したＭｇ合金の目標組成(mass%)を示す。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
Alの添加量が８mass%を超えると、高温において脆弱なMg17Al12化合物の晶出及び析出が顕著になることが知られている。また、Alを４mass%以上添加すると鋳造性、耐蝕性を向上させると言われている。以上の従来からの教えに従ってAlの添加量の下限値を４mass%に規定し、上限値を８mass%に規定してある。また、Baの添加量が２mass%になると、Al-Ba-Ｍｇ合金の比重が約1.81となり、Ｍｇ合金として普及しているAZ91D合金の比重1.81とほぼ同じ値になることから、専らこの観点に基づいてBaの添加量の上限値を２mass%に決めた。
【００１６】
勿論、Al-Ba-Ｍｇ合金の比重の値が大きくなってもよいのであれば、バリウムの添加量を２mass%よりも増量すれば、このバリウム（Ba）の増加によってＡl４Ｂa化合物を多く晶出させることができるため、Ｍｇ合金の耐熱性が向上すると考えられる。したがって、バリウム（Ba）の添加量は例えば３mass%、４mass%、５mass%であってもよい。ただし、Baの添加量が多くなりすぎると、BaとMgとの化合物が増加する可能性があり、この化合物によってＭｇ合金の機械的性質が低下する可能性がある。このことから、バリウム(Ba)の添加は４mass%程度までに抑えるのが好ましいと考えられる。
【００１７】
Ｍｇ合金の溶製において、鋳造時における不純物の混入を防ぐため、酸化マグネシウムでライニングしたステンレス鋼坩禍を電気炉内で750℃まで加熱した後、上記の表１の組成となるように秤量した純Mg(99.97%)、純Aｌ(99.99%)を入れ、不活性雰囲気下で750℃に加熱して溶解した。次いで、Be(Aｌ-2.97%Be)を添加して溶解し、脱ガス後にBa(98%)を添加し、その後３０分間保持した後に、鋳型を使って鋳塊試料を得た。鋳造時の湯の冷却速度は５０〜３００℃/secの範囲内であった。
【００１８】
添加元素であるバリウム(Ba)は非常に活性であることから、健全なＭｇ合金試料を得るためにＡｒガスを用いたガスバブリング法を採用した。得られたＭｇ合金を定量分析した結果得られた化学組成(mass%)を下記の表２に示す。なお、ベリリウム(Be)は、これを微量に添加することによって溶湯表面に緻密で且つ安定な酸化皮膜を形成することができるため、溶湯の酸化やガス吸収を防止する目的で添加した。
【００１９】
【表２】
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【００２０】
表２において各試料に含まれる鉄(Fe)及びマンガン(Mn)は不可避の不純物である。
【００２１】
調製したＭｇ合金の各試料のクリープ特性を明らかにするためクリープ試験を行った。試験条件は、温度200℃、応力50MPa、試験時間100hr.で、試験片の両標点に歪みゲージを取り付け、歪みゲージの上下の移動から伸びの値を読み取ってクリープ歪みを計測するシングル型クリープ試験機を使用した。
【００２２】
図１は、バリウム(Ba)の目標添加量が1.0mass%である試料AlBa４１合金〜AlBa８１合金に関するクリープ曲線である。図２は、バリウム(Ba)の目標添加量が2.0mass%である試料AlBa４２合金〜AlBa８２合金に関するクリープ曲線である。ここに、試料AlBa４２合金(Al:４mass%；Ba:２mass%)は鋳造時の内部欠陥により破断したため、クリープ曲線は途中で終わっている。
【００２３】
下記の表３は、図１、図２の各合金のクリープ曲線から得られたクリープ歪みと最小クリープ速度を示す。
【００２４】
【表３】
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【００２５】
AlBa７２合金(Al:７mass%；Ba:２mass%)は、クリープ歪みが1.70％であり、最小クリープ速度が0.0143％/hr.であり、最も良好な耐クリープ性を示した。また、AlBa５２合金(Al:５mass%；Ba:２mass%)も同等の結果を示したが、三次クリープへの遷移が上記AlBa７２合金よりも早かったためクリープ歪みが増えた。これは、AlBa５２合金の粒径が小さかったためであると考えられる。
【００２６】
従来の資料であるJP特開2003-129126号公報によると、Mg−3%Al−5%MM(ミッシュメタル)合金つまりAE53合金の２００℃、５０MPa、１００hr.でのクリープ歪みは1.73％である。この数値は、鋳造の際の冷却速度や結晶粒径の違いがあるため単純に比較することはできないが、世の中で耐熱性Ｍｇ合金と呼ばれているAE53合金と同等のクリープ特性をAlBa７２合金が示していることは注目されるべきである。
【００２７】
高温下でのクリープ現象は、粒界での転位の移動及び粒界滑りなどの粒界での変形が主なる要因であると言われている。このことから、最小クリープ速度に及ぼす粒界被覆率の影響を図３に示す。図３の曲線から分かるように、粒界被覆率の上昇に反比例して最小クリープ速度が低下することが分かった。ここに、粒界被覆率とは、Ｍｇ合金中の初晶マグネシウムを一つ選び、この一つの初晶を包囲する粒界に存在する複数のAl４Ba化合物の個々の長さを計測し、そして、粒界に存在する複数のAl４Ba化合物の総和の長さを、これらによって囲まれている初晶マグネシウムの周囲の長さで除した値の百分率をいう。
【００２８】
つまり、第一に、一つの初晶の円周長さ（Ｌ）を計測する。第二に、初晶を取り囲む粒界に存在する全てのAl４Ba化合物の個々の長さ（li）を計測して、その総和Σliを求める。第三に、粒界被覆率（％）＝｛（Σli／Ｌ）×１００｝の式に基づいて粒界被覆率の数値を求める。第四に、複数の初晶に関する粒界被覆率の平均値を求める。
【００２９】
図３から、また、粒界被覆率１５％乃至２０％を境にして、粒界被覆率が増加するに従って最小クリープ速度が急激に低下し、そして粒界被覆率が３０％を越えると、最小クリープ速度の変化が極めて小さくなることが分かる。このことから、アルミニウムとバリウムの金属間化合物であり且つ高温で安定なAl４Ba化合物を粒界にネットワーク状に晶出させることは、Ｍｇ合金の耐熱性を向上させる上で効果的であることが分かる。そして、その粒界被覆率を１５乃至２０％以上にすることで、結果論であるが、原子の再配列や転位の上昇運動を抑えることができ、その結果、最小クリープ率を低下させることができたと考えられる。図４に各Al-Ba-Ｍｇ合金の平均結晶粒径を示す。平均粒径は、周知のように鋳造時の冷却速度によって左右される傾向にある。また、図５に各Al-Ba-Ｍｇ合金の粒界被覆率を示す。
【００３０】
粒界被覆率は、バリウム(Ba)の添加量が多くなるほど、その数値が増加することになるが、粒界被覆率が高くなるに従ってＭｇ合金の機械的性質が脆くなる傾向になる。したがって、どの程度の粒界被覆率が好ましいかは、実用上の観点から決定すべきことであるが、耐熱性を向上させる意図に立脚するならば、粒界被覆率の数値は高い方が好ましいと言うことができ、例えば４０％、５０％、６０％であってもよい。
【００３１】
図６は各Al-Ba-Ｍｇ合金の引張り強さ試験の結果である。図７は各Al-Ba-Ｍｇ合金の0.2％耐力の試験結果である。図８は、各Al-Ba-Ｍｇ合金の伸び試験の試験結果であり、これら図６〜図８のデータは室温での試験と２００℃での試験を含んでいる。
【００３２】
図９〜図２３は、バリウム(Ba)が１mass%のAl-Ba-Ｍｇ合金のミクロ組織写真である。
【００３３】
図９〜図１１はアルミニウム(Al)が４mass%のAlBa４１合金のミクロ組織写真であり、図９が１００倍の組織写真であり、図１０が２００倍の組織写真であり、図１１が５００倍の組織写真である。
【００３４】
図１２〜図１４はアルミニウム(Al)が５mass%のAlBa５１合金のミクロ組織写真であり、図１２が１００倍の組織写真であり、図１３が２００倍の組織写真であり、図１４が５００倍の組織写真である。
【００３５】
図１５〜図１７はアルミニウム(Al)が６mass%のAlBa６１合金のミクロ組織写真であり、図１５が１００倍の組織写真であり、図１６が２００倍の組織写真であり、図１７が５００倍の組織写真である。
【００３６】
図１８〜図２０はアルミニウム(Al)が７mass%のAlBa７１合金のミクロ組織写真であり、図１８が１００倍の組織写真であり、図１９が２００倍の組織写真であり、図２０が５００倍の組織写真である。
【００３７】
図２１〜図２３はアルミニウム(Al)が８mass%のAlBa８１合金のミクロ組織写真であり、図２１が１００倍の組織写真であり、図２２が２００倍の組織写真であり、図２３が５００倍の組織写真である。
【００３８】
図２４〜図３８は、バリウム(Ba)が２mass%のAl-Ba-Ｍｇ合金のミクロ組織写真である。
【００３９】
図２４〜図２６はアルミニウム(Al)が４mass%のAlBa４２合金のミクロ組織写真であり、図２４が１００倍の組織写真であり、図２５が２００倍の組織写真であり、図２６が５００倍の組織写真である。
【００４０】
図２７〜図２９はアルミニウム(Al)が５mass%のAlBa５２合金のミクロ組織写真であり、図２７が１００倍の組織写真であり、図２８が２００倍の組織写真であり、図２９が５００倍の組織写真である。
【００４１】
図３０〜図３２はアルミニウム(Al)が６mass%のAlBa６２合金のミクロ組織写真であり、図３０が１００倍の組織写真であり、図３１が２００倍の組織写真であり、図３２が５００倍の組織写真である。
【００４２】
図３３〜図３５はアルミニウム(Al)が７mass%のAlBa７２合金のミクロ組織写真であり、図３３が１００倍の組織写真であり、図３４が２００倍の組織写真であり、図３５が５００倍の組織写真である。
【００４３】
図３６〜図３８はアルミニウム(Al)が８mass%のAlBa８２合金のミクロ組織写真であり、図３６が１００倍の組織写真であり、図３７が２００倍の組織写真であり、図３８が５００倍の組織写真である。
【００４４】
例えば、図２６のAlBa42合金（4%Al-2%Ba-Ｍｇ合金）の５００倍の組織写真を見ると、Al４Baと思われる化合物が粒界を覆っているのが分かる。なお、アルミニウム(Al)の添加量が５〜７mass%の範囲においてバリウム(Ba)の添加量が２mass%の場合に、優れたクリープ特性を示しているが、組織の違いは光学顕微鏡では確認できなかった。
【００４５】
いずれにせよ、バリウム(Ba)の添加量が１mass%の場合には、図１から分かるようにアルミニウム(Al)の添加量が４〜６mass%の範囲で良好なクリープ特性を示すことが分かった。
【００４６】
また、図１と図２を対比すると、バリウム(Ba)の添加量を１mass%から２mass%に増量するとクリープ特性が向上することが分かる。そして、バリウム(Ba)の添加量が２mass%の場合には、図２から分かるようにアルミニウム(Al)の添加量が５〜７mass%の範囲で良好なクリープ特性を示すことが分かった。また、最小クリープ速度に及ぼす粒界被覆率の影響を示す図３から、アルミニウム(Al)の添加量が４〜８mass%の範囲において粒界被覆率が１５〜２０％以上となるようにバリウム(Ba)の添加量を調整することでＭｇ合金の耐熱性が向上することが分かった。
【００４７】
粒界被覆率を高めるのに、結晶粒のサイズを小さくするのも有効であるとの観点から第３元素としてＳｎを添加してミクロ組織を観察した。図３９に示すミクロ組織は、6％Al-2%Ba-0.5%Sn-Mg合金である。つまり、図３０のAlBa62合金（6％Al-2％Ba-Ｍｇ合金）に0.5mass%のSnを添加したのが図３９の組織写真である。
【００４８】
AlBa62合金（図３０）では結晶粒の大きさが約９０μmであるのに対して、AlBa62合金にSnを添加したＭｇ合金では結晶粒の大きさが約７０μmであった。このことから、Snを添加することで結晶粒を微細化できることが確認できた。
【００４９】
２元系合金状態図によると、Mgに対して１０％までSnを添加しても化合物が生成されない。上記のようにSnを添加することで結晶粒の大きさを小さくすることができる。このことはAlBa62合金に限られず、先に表１に挙げたＭｇ合金に一般的に言えることである。他方、SnはAlに対して溶け込まないし、また、化合物も生成されない。このことから、Snの添加量は１〜１０mass%、好ましくは１〜８mass%、最も好ましくは３〜５mass%であると考えられる。これにより、結晶粒を微細化し、且つ、粒界に存在するAlとSnとの共晶領域が拡大することで粒界被覆率を高めることができる。粒界被覆率の増加が耐熱性に寄与することは前述した通りである。
【００５０】
結晶粒の微細化に関し、更に、Cuの添加を試みた。図４０に示すミクロ組織は、6％Al-2%Ba-0.5%Sn-0.5%Cu-Mg合金である。つまり、AlBa62合金（6％Al-2％Ba-Ｍｇ合金）にSnを0.5mass%添加すると共に、更にCuを0.5mass%添加したのが図４０の組織写真である。
【００５１】
AlBa62合金にSnを添加したＭｇ合金では結晶粒の大きさが約７０μmであったのは前述した通りであるが、更に0.5mass%のCuを添加したＭｇ合金では結晶粒の大きさが約４５μmであった。この結晶粒の微細化は、Ｍｇ合金を構成する添加元素の数が増加したことにより、全溶質量が増加して、その結果、凝固時の結晶粒の微細化作用が高まったと思われる。
【００５２】
Cu添加による結晶粒の微細化に伴う結晶粒界の増大により、結晶粒界のAl-Ba-Cu化合物による被覆率が２５％以上の値になることから耐熱性の向上に寄与すると考えられる。Cuの添加は少量であってもＭｇ合金の耐食性を低下させることから、この観点に立つときにはCuの添加量が制限される。これらのことを勘案すると、Cuの添加量は１〜１０mass%、好ましくは１〜８mass%、最も好ましくは３〜８mass%であると思われる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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