(57)【要約】【課題】常温での塑性加工性に優れる上に、強度に優れるマグネシウム合金板材を提供する。【解決手段】マグネシウム基合金からなるマグネシウム合金板材であって、前記マグネシウム基合金は、Ｃａを０．０５質量％以上０．３質量％以下、及び希土類元素を０．０５質量％以上０．５質量％以下の少なくとも一方と、Ｚｎを０．５質量％以上６．２質量％以下とを含み、残部がＭｇ及び不可避的不純物である組成と、平均結晶粒径が１５μｍ以下で、ＥＢＳＤ法により（０００２）面の極点図をとったとき、前記（０００２）面の結晶方位が板表面に対して１０°以上７０°以下傾斜し、その極密度が２．５以上のピークが３つ以上存在する組織とを備えるマグネシウム合金板材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム基合金からなるマグネシウム合金板材であって、
前記マグネシウム基合金は、
Ｃａを０．０５質量％以上０．３質量％以下、及び希土類元素を０．０５質量％以上０．５質量％以下の少なくとも一方と、Ｚｎを０．５質量％以上６．２質量％以下とを含み、残部がＭｇ及び不可避的不純物である組成と、
平均結晶粒径が１５μｍ以下で、ＥＢＳＤ法により（０００２）面の極点図をとったとき、前記（０００２）面の結晶方位が板表面に対して１０°以上７０°以下傾斜し、その極密度が２．５以上のピークが３つ以上存在する組織とを備えるマグネシウム合金板材。
【請求項２】
前記Ｃａを、Ｓｒを０．１質量％以上０．６５質量％以下、又はＢａを０．１５質量％以上１．０質量％以下の一方に置換する請求項１に記載のマグネシウム合金板材。
【請求項３】
更に、Ｓｒを０．１質量％以上０．６５質量％以下、及びＢａを０．１５質量％以上１．０質量％以下の少なくとも一方を含む請求項１に記載のマグネシウム合金板材。
【請求項４】
前記組織は、更に、前記（０００２）面の結晶方位の板表面に対する傾斜角度が１０°未満であり、その極密度が２．５以上であるピークを少なくとも１つ含む請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のマグネシウム合金板材。
【請求項５】
更に、Ｍｎを０．１質量％以上０．８質量％以下含む請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のマグネシウム合金板材。
【請求項６】
板幅方向の０．２％耐力が９５ＭＰａ以上である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のマグネシウム合金板材。
【請求項７】
エリクセン値が８．０ｍｍ以上である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のマグネシウム合金板材。
【請求項８】
板幅方向の破断伸びが２８％以上である請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のマグネシウム合金板材。
【請求項９】
板幅方向の引張強さが２００ＭＰａ以上である請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のマグネシウム合金板材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシウム合金板材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、マグネシウム合金板材は、六方晶の結晶構造（ｈｃｐ構造）を有し、その（０００２）面が板表面に平行であるため、常温での塑性加工性に乏しい。特許文献１、２には、各種の添加元素を所定の量含有するマグネシウム合金に所定の条件で圧延処理と熱処理とを施して、（０００２）面の結晶方位を板表面に対して板幅方向に３０°傾斜させることで、常温での塑性加工性を改善したマグネシウム合金板材を開示している（特許文献１の図１（ｄ）、図２（ｂ）、（ｄ）、図３（ｃ）、（ｆ）、特許文献２の図１（２）、（３））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０１３７２５号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２２１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
常温での塑性加工性と強度とを兼備するマグネシウム合金板材の開発が望まれている。特許文献１，２のマグネシウム合金板材は、強度が低い。特に、（０００２）面の結晶方位が板表面に対して板幅方向に３０°傾斜していることで結晶方位と強度及び伸びの異方性が大きく、板幅方向の強度が低い。
【０００５】
そこで、常温での塑性加工性に優れる上に、強度に優れるマグネシウム合金板材を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係るマグネシウム合金板材は、
マグネシウム基合金からなるマグネシウム合金板材であって、
前記マグネシウム基合金は、
Ｃａを０．０５質量％以上０．３質量％以下、及び希土類元素を０．０５質量％以上０．５質量％以下の少なくとも一方と、Ｚｎを０．５質量％以上６．２質量％以下とを含み、残部がＭｇ及び不可避的不純物である組成と、
平均結晶粒径が１５μｍ以下で、ＥＢＳＤ法により（０００２）面の極点図をとったとき、前記（０００２）面の結晶方位が板表面に対して１０°以上７０°以下傾斜し、その極密度が２．５以上のピークが３つ以上存在する組織とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
上記マグネシウム合金板材は、常温での塑性加工性に優れる上に、強度に優れる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】試料Ｎｏ．１−１のＥＢＳＤ法による（０００２）面の極点図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
《本発明の実施形態の説明》
最初に本発明の実施態様の内容を列記して説明する。
【００１０】
（１）本発明の一態様に係るマグネシウム合金板材は、
マグネシウム基合金からなるマグネシウム合金板材であって、
前記マグネシウム基合金は、
Ｃａを０．０５質量％以上０．３質量％以下、及び希土類元素を０．０５質量％以上０．５質量％以下の少なくとも一方と、Ｚｎを０．５質量％以上６．２質量％以下とを含み、残部がＭｇ及び不可避的不純物である組成と、
平均結晶粒径が１５μｍ以下で、ＥＢＳＤ法により（０００２）面の極点図をとったとき、前記（０００２）面の結晶方位が板表面に対して１０°以上７０°以下傾斜し、その極密度が２．５以上のピークが３つ以上存在する組織とを備える。
【００１１】
上記の構成によれば、常温での塑性加工性に優れる上に、強度に優れる。結晶粒径が小さい上に、（０００２）面の結晶方位の板表面に対する傾斜角度が１０°以上７０°以下のピークが３つ以上存在することで、（０００２）面の結晶方位が種々の方向に傾斜しているため、結晶方位と強度及び伸びの異方性が小さく、常温での塑性加工性と強度とを兼備し易い。各添加元素の詳細は、後述する。
【００１２】
（２）上記マグネシウム合金板材の一形態として、前記Ｃａを、Ｓｒを０．１質量％以上０．６５質量％以下、又はＢａを０．１５質量％以上１．０質量％以下の一方に置換することが挙げられる。
【００１３】
上記の構成によれば、Ｃａを含む場合と同様、常温での塑性加工性に優れる上に、強度に優れる。
【００１４】
（３）上記マグネシウム合金板材の一形態として、更に、Ｓｒを０．１質量％以上０．６５質量％以下、及びＢａを０．１５質量％以上１．０質量％以下の少なくとも一方を含むことが挙げられる。
【００１５】
上記の構成によれば、常温での塑性加工性と強度とをより一層向上し易い。
【００１６】
（４）上記マグネシウム合金板材の一形態として、前記組織は、更に、前記（０００２）面の結晶方位の板表面に対する傾斜角度が１０°未満であり、その極密度が２．５以上であるピークを少なくとも１つ含むことが挙げられる。
【００１７】
上記の構成によれば、（０００２）面が板表面に沿った又は略沿った結晶を有するため、マグネシウム合金板材における板面内の強度を確保し易い。
【００１８】
（５）上記マグネシウム合金板材の一形態として、更に、Ｍｎを０．１質量％以上０．８質量％以下含むことが挙げられる。
【００１９】
Ｍｎの含有量を０．１質量％以上とすれば、耐食性を向上し易い。加えて、結晶粒径の微細化に寄与する。Ｍｎの含有量を０．８質量％以下とすれば、Ｍｎが過度に多すぎず、結晶粒径が粗大になり難い上に、金属間化合物の生成を抑制し易いため、マグネシウム合金板材の機械的特性の低下を抑制し易い。
【００２０】
（６）上記マグネシウム合金板材の一形態として、板幅方向の０．２％耐力が９５ＭＰａ以上であることが挙げられる。
【００２１】
上記の構成によれば、板幅方向の０．２％耐力が大きく、板幅方向の強度に優れる。
【００２２】
（７）上記マグネシウム合金板材の一形態として、エリクセン値が８．０ｍｍ以上であることが挙げられる。
【００２３】
上記の構成によれば、エリクセン値が大きく、マグネシウム合金板材の塑性加工性に優れる。
【００２４】
（８）上記マグネシウム合金板材の一形態として、板幅方向の破断伸びが２８％以上であることが挙げられる。
【００２５】
上記の構成によれば、板幅方向の破断伸びが大きく、板幅方向の延性に優れる。
【００２６】
（９）上記マグネシウム合金板材の一形態として、板幅方向の引張強さが２００ＭＰａ以上であるであることが挙げられる。
【００２７】
上記の構成によれば、板幅方向の引張強さ、０．２％耐力が大きく、板幅方向の強度に優れる。
【００２８】
《本発明の実施形態の詳細》
本発明の実施形態の詳細を、以下に説明する。
【００２９】
〔マグネシウム合金板材〕
実施形態に係るマグネシウム合金板材は、マグネシウム基合金からなるもので、詳しくは後述のマグネシウム合金板材の製造方法で説明するが、鋳造板材を圧延加工した圧延板材を熱処理して得られる板材である。このマグネシウム合金板材の特徴の一つは、特定の添加元素を特定の量含有する組成と、特定の平均結晶粒径を満たすと共に特定の結晶面が特定の配向性を有する組織とを備える点にある。以下、その詳細を説明する。
【００３０】
［組成］
マグネシウム基合金は、添加元素としてＣａ（カルシウム）及びＲＥ（希土類元素）の少なくとも一方と、Ｚｎ（亜鉛）とを特定の量含有し、残部がＭｇ及び不可避不純物である組成を有する。この組成は、Ｃａの全てをＳｒ（ストロンチウム）、又はＢａ（バリウム）の一方に置換してもよいし、Ｃａに加えて、Ｓｒ及びＢａの少なくとも一方を含んでいてもよい。この組成は、更にＭｎ（マンガン）を含んでいてもよい。
【００３１】
マグネシウム基合金の具体的な組成は、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ−ＲＥ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ−Ｍｎ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｒ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｂａ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｒ−ＲＥ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｂａ−ＲＥ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ−Ｓｒ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ−Ｂａ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ−Ｓｒ−Ｂａ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ−Ｓｒ−ＲＥ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ−Ｂａ−ＲＥ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ−Ｓｒ−Ｂａ−ＲＥ系合金などが挙げられる。
【００３２】
（Ｚｎ）
Ｚｎは、強度、破断伸び、引張強さなどの機械的特性を向上する。Ｚｎの含有量は、０．５質量％以上６．２質量％以下が挙げられる。Ｚｎの含有量を０．５質量％以上とすれば、機械的特性を向上させ易い。Ｚｎの含有量を６．２質量％以下とすれば、金属間化合物の形成を抑制し易く、常温（２０℃±１５℃）での塑性加工性の低下、及び機械的特性の低下を抑制し易い。
【００３３】
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｒ系合金、及びＭｇ−Ｚｎ−Ｂａ系合金の場合、Ｚｎの含有量は、０．５質量％以上６．２質量％以下が好ましく、特に１．５質量％以上４．０質量％以下が好ましい。
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ−ＲＥ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ−Ｍｎ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｒ−ＲＥ系合金、及びＭｇ−Ｚｎ−Ｂａ−ＲＥ系合金の場合、Ｚｎの含有量は、０．５質量％以上５．０質量％以下が好ましく、特に１．０質量％以上３．５質量％以下が好ましい。
【００３４】
（Ｃａ）
Ｃａは、（０００２）面の板表面（板厚方向に直交する面）に対する傾斜を促進すると共に、機械的特性を向上する。Ｃａの含有量は、０．０５質量％以上０．３質量％以下が挙げられる。Ｃａの含有量を０．０５質量％以上とすれば、機械的特性を向上し易い。加えて、溶湯の難燃性の向上にも寄与する。Ｃａの含有量を０．３質量％以下とすれば、金属間化合物の形成を抑制し易く、常温での塑性加工性の低下、及び機械的特性の低下を抑制し易い。
【００３５】
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ系合金の場合、Ｃａの含有量は、０．０５質量％以上０．３質量％以下が好ましく、特に０．１質量％以上０．２質量％以下が好ましい。
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ−ＲＥ系合金の場合、Ｃａの含有量は、０．０５質量％以上０．２質量％以下が好ましく、特に０．０８質量％以上０．１５質量％以下が好ましい。
【００３６】
（Ｓｒ）
Ｓｒは、（０００２）面の板表面に対する傾斜を促進すると共に、機械的特性を向上する。Ｓｒの含有量は、０．１質量％以上０．６５質量％以下が挙げられる。Ｓｒの含有量を０．１質量％以上とすれば、機械的特性を向上し易い。Ｓｒの含有量を０．６５質量％以下とすれば、金属間化合物の形成を抑制し易く、常温での塑性加工性の低下、及び機械的特性の低下を抑制し易い。
【００３７】
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｒ系合金の場合、Ｓｒの含有量は、０・１質量％以上０．６５質量％以下が好ましく、特に０．２２質量％以上０．４５質量％以下が好ましい。
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｒ−ＲＥ系合金の場合、Ｓｒの含有量は、０．１質量％以上０．４５質量％以下が好ましく、特に０．１７質量％以上０．３３質量％以下が好ましい。
【００３８】
（Ｂａ）
Ｂａは、（０００２）面の板表面に対する傾斜を促進すると共に、機械的特性を向上する。Ｂａの含有量は、０．１５質量％以上１．０質量％以下が挙げられる。Ｂａの含有量を０．１５質量％以上とすれば、機械的特性を向上し易い。Ｂａの含有量を１．０質量％以上とすれば、金属間化合物の形成を抑制し易く、常温での塑性加工性の低下、及び機械的特性の低下を抑制し易い。
【００３９】
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｂａ系合金の場合、Ｂａの含有量は、０．１５質量％以上１．０質量％以下が好ましく、特に０．３５質量％以上０．７質量％以下が好ましい。
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｂａ−ＲＥ系合金の場合、Ｂａの含有量は、０．１５質量％以上０．７質量％以下が好ましく、特に０．２７質量％以上０．５２質量％以下が好ましい。
【００４０】
（ＲＥ）
ＲＥは、（０００２）面の板表面に対する傾斜を促進すると共に、結晶粒微細化により機械的特性を向上する。ＲＥは、周期表３族の元素、即ちスカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタノイド、アクチノイドの中から選択される少なくとも１種の希土類元素であって、複数種の希土類元素を含む合金であるミッシュメタルも含む。ＲＥの含有量は、０．０５質量％以上０．５質量％以下が挙げられる。ＲＥの含有量を０．０５質量％以上とすれば、機械的特性を向上し易い。ＲＥの含有量を０．５質量％以下とすれば、金属間化合物の形成を抑制し易く、常温での塑性加工性の低下、及び機械的特性の低下を抑制し易い。
【００４１】
Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ系合金の場合、ＲＥの含有量は、０．０５質量％以上０．５質量％以下が好ましく、特に０．１５質量％以上０．３５質量％以下が好ましい。
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ−ＲＥ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ−Ｍｎ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｒ−ＲＥ系合金、及びＭｇ−Ｚｎ−Ｂａ−ＲＥ系合金の場合、ＲＥの含有量は、０．０５質量％以上０．４質量％以下が好ましく、特に０．１質量％以上０．３質量％以下が好ましい。
【００４２】
（Ｍｎ）
Ｍｎは、耐食性を向上する。Ｍｎの含有量は、０．１質量％以上０．８質量％以下が好ましい。Ｍｎの含有量を０．１質量％以上とすれば、耐食性を向上し易い。加えて、結晶粒径の微細化に寄与する。Ｍｎの含有量を０．８質量％以下とすれば、結晶粒径が粗大になり難い上に、金属間化合物の生成を抑制し易いため、常温での塑性加工性の低下、及び機械的特性の低下を抑制し易い。Ｍｎの含有量は、更に０．２質量％以上０．６質量％以下が好ましく、特に０．２５質量％以上０．５質量％以下が好ましい。
【００４３】
マグネシウム基合金の組成の測定は、例えば、ＩＣＰ発光分光分析法（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ：ＩＣＰ−ＯＥＳ）や、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）などによって成分分析を行うことで確認できる。
【００４４】
［組織］
マグネシウム基合金は、平均結晶粒径が小さく、（０００２）面の結晶方位が板表面に対して特定の角度を満たし、その極密度が特定の数値を満たすピークが特定数存在する組織を有する。平均結晶粒径は、次のようにして測定する。測定試料を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に挿入し、真空状態とした上で、室温、加速電圧１５ｋＶの条件で、１５０μｍ×５００μｍの観察視野（マグネシウム合金板材の表面又は断面）を１個以上採り、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋ−Ｓｃａｔｔｅｒ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法により、全観察視野について各結晶粒の結晶方位別に色別（マッピング）を行う。得られたマッピング像について株式会社ＴＳＬソリューションズ社製ＯＩＭ（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）６．２．０を用いて画像解析を行う。このとき、上記解析ソフトにおける信頼値係数（Ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ  Ｉｎｄｅｘ：ＣＩ値）が０．１以上のデータ点を用いて画像解析を行って各粒子の面積を求め、各面積に等しい円の直径の平均値を平均結晶粒径とする。（０００２）面の結晶方位とその極密度は、ＥＢＳＤ法により、（０００２）面の極点図を採ることで求められる。
【００４５】
（平均結晶粒径）
平均結晶粒径は、１５μｍ以下が挙げられる。平均結晶粒径が１５μｍ以下であることで、常温での塑性加工性と強度に優れる。平均結晶粒径は、小さいほど好ましい。
【００４６】
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ系合金の場合、平均結晶粒径は、１５μｍ以下が好ましく、特に１２μｍ以下が好ましい。
Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ系合金、及びＭｇ−Ｚｎ−Ｃａ−ＲＥ系合金の場合、平均結晶粒径は、１２μｍ以下が好ましく、特に８μｍ以下が好ましい。
Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ−Ｍｎ系合金の場合、平均結晶粒径は、１０μｍ以下が好ましく、特に７μｍ以下が好ましい。
平均結晶粒径の下限値は、実用上、４μｍ程度が挙げられる。
【００４７】
（結晶面）
マグネシウム基合金の組織は、（０００２）面の結晶方位が板表面に対して１０°以上７０°以下の角度で傾斜し、その極密度が２．５以上のピークが３つ以上存在する。（０００２）面の結晶方位の板表面に対する傾斜角度が１０°以上７０°以下のピークが３つ以上存在することで、（０００２）面の結晶方位が種々の方向に傾斜しているため、結晶方位と強度及び伸びの異方性が小さく、常温での塑性加工性と強度とを兼備し易い。（０００２）面の結晶方位の板表面に対する傾斜方向は、板幅方向に加えて、圧延方向や、板幅方向と圧延方向との間の方向などが挙げられる。圧延板材は一般に長尺材であるため、板材を平面視したとき、その長手方向が圧延方向、短手方向が板幅方向である。換言すれば、圧延方向は、圧延時に板が進行する方向、板幅方向は、圧延方向に直交し、かつ板の平面方向に沿った方向（圧延ロールの軸方向に沿った方向）である。
【００４８】
傾斜角度は、更に１５°以上６０°以下とすることができ、特に２５°以上５５°以下とすることができる。上記極密度は、３．０以上とすることができ、更に３．５以上、４．０以上とすることができ、特に４．５以上、５．０以上とすることができる。上記極密度が２．５以上のピークは、更に４つ以上存在することが好ましい。上記極密度が３．０以上のピークは、例えば、３つ以上存在することが好ましく、更に上記極密度が３．５以上のピークは、例えば、３つ以上存在することが好ましい。上記極密度が４．０以上のピークは、例えば、３つ以上存在することが好ましく、特に上記極密度が４．５以上のピークは、例えば、２つ以上存在することが好ましい。上記極密度が５．０以上のピークは、例えば、２つ以上存在することが好ましい。
【００４９】
マグネシウム基合金の組織は、（０００２）面の結晶方位の板表面に対する傾斜角度が１０°未満（０°を含む）であり、その極密度が２．５以上であるピークを少なくとも１つ含んでいてもよい。この場合、（０００２）面の結晶方位の全てが板表面に対して１０°以上７０°以下傾斜しているのではない。この組織は、（０００２）面の結晶方位の板表面に対する傾斜角度が０°であり、（０００２）面が板表面に沿う結晶や、上記傾斜角度が０°超１０°未満であり、（０００２）面が板表面に略沿う結晶も存在する。このように、（０００２）面が板表面に沿った結晶や略沿った結晶を有するため、マグネシウム合金板材における板面内の強度を確保し易い。
【００５０】
［特性］
マグネシウム合金板材は、常温での塑性加工性に優れる上に、強度に優れる。具体的には、エリクセン値、及び０．２％耐力の少なくとも一方が高いことが好適である。このマグネシウム合金板材は、更に、破断伸び、及び引張り強さの少なくとも一方も高いことが好適である。
【００５１】
（エリクセン値）
マグネシウム合金板材のエリクセン値は、８．０ｍｍ以上とすることができる。エリクセン値が８．０ｍｍ以上であることで、常温での塑性加工性に優れる。エリクセン値は、「エリクセン試験機  ＪＩＳ  Ｂ  ７７２９（２００５）」及び「エリクセン試験方法  ＪＩＳ  Ｚ  ２２４７（２００６）」に準拠して求めた値である。
【００５２】
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ系合金の場合、エリクセン値は、更に８．５ｍｍ以上とすることができ、特に８．７ｍｍ以上とすることができる。
Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ系合金、及びＭｇ−Ｚｎ−Ｃａ−ＲＥ系合金の場合、エリクセン値は、更に８．３ｍｍ以上とすることができ、特に８．５ｍｍ以上とすることができる。
Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ−Ｍｎ系合金の場合、エリクセン値は、更に８．２ｍｍ以上とすることができ、特に８．４ｍｍ以上とすることができる。
このエリクセン値の上限値は、実用上、１０ｍｍ程度が挙げられる。
【００５３】
（０．２％耐力）
マグネシウム合金板材の板幅方向の０．２％耐力は、９５ＭＰａ以上とすることができる。この板幅方向の０．２％耐力が９５ＭＰａ以上であることで、板幅方向の強度に優れる。
【００５４】
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ系合金の場合、板幅方向の０．２％耐力は、更に１００ＭＰａ以上とすることができ、特に１１５ＭＰａ以上とすることができる。
Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ系合金、及びＭｇ−Ｚｎ−Ｃａ−ＲＥ系合金の場合、板幅方向の０．２％耐力は、更に１１０ＭＰａ以上とすることができ、特に１２０ＭＰａ以上とすることができる。
Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ−Ｍｎ系合金の場合、板幅方向の０．２％耐力は、更に１２０ＭＰａ以上とすることができ、特に１３０ＭＰａ以上とすることができる。
板幅方向の０．２％耐力の上限値は、実用上、１６０ＭＰａ程度が挙げられる。
【００５５】
一方、マグネシウム合金板材の圧延方向の０．２％耐力は、１２０ＭＰａ以上とすることができる。この圧延方向の０．２％耐力が１２０ＭＰａ以上であることで、圧延方向の強度に優れる。
【００５６】
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ系合金、及びＭｇ−Ｚｎ−Ｃａ−ＲＥ系合金の場合、圧延方向の０．２％耐力は、更に１４０ＭＰａ以上とすることができ、特に１４５ＭＰａ以上とすることができる。
Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ系合金の場合、圧延方向の０．２％耐力は、更に１２５ＭＰａ以上とすることができ、特に１３０ＭＰａ以上とすることができる。
Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ−Ｍｎ系合金の場合、圧延方向の０．２％耐力は、更に１３０ＭＰａ以上とすることができ、特に１３５ＭＰａ以上とすることができる。
圧延方向の０．２％耐力の上限値は、実用上、１８０ＭＰａ程度が挙げられる。
【００５７】
（破断伸び）
マグネシウム合金板材の板幅方向の破断伸びは、２８％以上とすることができる。板幅方向の破断伸びが２８％以上であることで、板幅方向の破断伸びが大きく、板幅方向の延性に優れる。
【００５８】
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ系合金の場合、板幅方向の破断伸びは、更に３０％以上とすることができ、特に３５％以上とすることができる。
Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ−ＲＥ系合金、及びＭｇ−Ｚｎ−ＲＥ−Ｍｎ系合金の場合、板幅方向の破断伸びは、更に３０％以上とすることができ、特に３２％以上とすることができる。
板幅方向の破断伸びの上限値は、実用上、４０％程度が挙げられる。
【００５９】
一方、マグネシウム合金板材の圧延方向の破断伸びは、２６％以上とすることができる。圧延方向の破断伸びが２６％以上であることで、圧延方向の破断伸びが大きく、圧延方向の延性に優れる。
【００６０】
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ系合金の場合、圧延方向の破断伸びは、更に２８％以上とすることができ、特に３０％以上とすることができる。
Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ系合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ−ＲＥ系合金、及びＭｇ−Ｚｎ−ＲＥ−Ｍｎ系合金の場合、圧延方向の破断伸びは、更に２７％以上とすることができ、特に２９％以上とすることができる。
圧延方向の破断伸びの上限値は、実用上、３２％程度が挙げられる。
【００６１】
（引張強さ）
マグネシウム合金板材の板幅方向の引張強さは、２００ＭＰａ以上とすることができる。板幅方向の引張強さが２００ＭＰａ以上であることで、板幅方向の引張強さが大きく、板幅方向の強度に優れる。
【００６２】
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ系合金の場合、板幅方向の引張強さは、更に２２０ＭＰａ以上とすることができ、特に２３０ＭＰａ以上とすることができる。
Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ系合金の場合、板幅方向の引張強さは、更に２２５ＭＰａ以上とすることができ、特に２３５ＭＰａ以上とすることができる。
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ−ＲＥ系合金の場合、板幅方向の引張強さは、更に２３０ＭＰａ以上とすることができ、特に２４０ＭＰａ以上とすることができる。
Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ−Ｍｎ系合金の場合、板幅方向の引張強さは、更に２４０ＭＰａ以上とすることができ、特に２５０ＭＰａ以上とすることができる。
板幅方向の引張強さの上限値は、実用上、２８０ＭＰａ程度が挙げられる。
【００６３】
一方、マグネシウム合金板材の圧延方向の引張強さは、２２０ＭＰａ以上とすることができる。圧延方向の引張強さが２２０ＭＰａ以上であることで、圧延方向の引張強さが大きく、圧延方向の強度に優れる。
【００６４】
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ系合金の場合、圧延方向の引張強さは、更に２２５ＭＰａ以上とすることができ、特に２３５ＭＰａ以上とすることができる。
Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ系合金の場合、圧延方向の引張強さは、更に２３０ＭＰａ以上とすることができ、特に２４０ＭＰａ以上とすることができる。
Ｍｇ−Ｚｎ−Ｃａ−ＲＥ系合金の場合、圧延方向の引張強さは、更に２３５ＭＰａ以上とすることができ、特に２４５ＭＰａ以上とすることができる。
Ｍｇ−Ｚｎ−ＲＥ−Ｍｎ系合金の場合、圧延方向の引張強さは、更に２４５ＭＰａ以上とすることができ、特に２５５ＭＰａ以上とすることができる。
圧延方向の引張強さの上限値は、実用上、３００ＭＰａ程度が挙げられる。
【００６５】
これら０．２％耐力、破断伸び、及び引張強さは、次のようにして求められる。長手方向が板幅方向に沿ったＪＩＳ  １３Ｂ号の板状試験片と長手方向が圧延方向に沿ったＪＩＳ  １３Ｂ号の板状試験片とをマグネシウム合金板材から作製する。この試験片に対して、「金属材料引張試験方法  ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（２０１１）」に準拠して常温で引張試験を行う。
【００６６】
［用途］
実施形態に係るマグネシウム合金板材は、自動車の構成部材（ボディーパネル、シャーシ周りの部品）や、航空機、鉄道などの輸送機の構成部材や電気・電子機器類の構成部材などに好適に利用できる。
【００６７】
〔マグネシウム合金板材の製造方法〕
実施形態に係るマグネシウム合金板材は、急冷凝固法により鋳造板材を作製する鋳造工程と、鋳造板材に圧延加工を施して圧延板材を作製する圧延工程と、圧延板材に熱処理を施す熱処理工程とを備えるマグネシウム合金板材の製造方法により製造できる。
【００６８】
［鋳造工程］
鋳造工程では、上述の組成を有する溶湯を冷却・凝固して、マグネシウム基合金の組成を有する鋳造板材を作製する。この鋳造工程は、溶湯の冷却速度（凝固速度）が早い急冷凝固法により行う。急冷凝固法としては、例えば、双ロール鋳造法（双ロール連続鋳造法）が挙げられる。この鋳造工程により、結晶方位が板表面に対して傾斜する双晶が形成される共に、（０００２）面の結晶方位が板表面に対して種々の方向（板幅方向、鋳造方向、板幅方向と鋳造方向との間の方向）に傾斜している組織を有する鋳造板材が得られる。
【００６９】
冷却速度は、例えば、１００℃／ｓ以上が挙げられる。冷却速度を１００℃／ｓ以上とすれば、冷却速度が早いため、粗大な結晶粒の形成を抑制して結晶粒を微細にし易い。その上、溶質原子が十分に固溶することで、後述するように再結晶メカニズムが変化し、結晶が微細化すると共に、板表面に対して種々の方向に傾斜した結晶が形成され易い。冷却速度は、更に５００℃／ｓ以上が好ましく、特に１０００℃／ｓ以上が好ましい。冷却速度の上限値は、実用上、２０００℃／ｓ以下が挙げられる。
【００７０】
［圧延工程］
圧延工程では、鋳造板材に圧延加工を施して圧延板材を作製する。圧延加工は、対向配置された圧延ロールを備える圧延装置を用い、その圧延ロール間に鋳造板材を挿通させることで行う。このとき、鋳造板材を特定の温度に予熱すると共に、圧延ロールを特定の温度とする。この圧延加工により、微細な結晶粒を有する圧延板材が得られる。これは、圧延加工時の温度により、鋳造工程で形成された双晶を核として再結晶するからだと考えられる。
【００７１】
鋳造板材の予熱温度とは、圧延ロールに接触する直前の鋳造板材の温度とする。鋳造板材の加熱（予熱）は、加熱炉を別途設けて行うことが挙げられる。鋳造板材が加熱炉から圧延ローラに接触するまでの間に、板材の温度が低下せず、圧延ローラに接触する直前の板材の温度が後述の温度範囲を満たすように、搬送距離や搬送時間を調整したり、搬送経路に鋳造板材の温度が低下しないように保温する保温カバーを設けたり、雰囲気の温度制御を行ったりすることが好ましい。
【００７２】
鋳造板材の予熱温度は、例えば、２５０℃以上４５０℃以下とし、圧延ロールの温度は、例えば、１００℃以上３００℃以下とすることが挙げられる。鋳造板材の予熱温度を２５０℃以上とし、圧延ロールの温度を１００℃以上とすることで、微細な結晶粒を有する圧延板材を作製し易い。鋳造板材の予熱温度を４５０℃以下とし、圧延ロールの温度を３００℃以下とすることで、結晶粒が粗大になり難い。鋳造板材の予熱温度は、更に３００℃以上４２５℃以下とすることができ、特に３５０℃以上４００℃以下とすることができる。圧延ロールの温度は、更に１２５℃以上２５０℃以下とすることができ、特に１５０℃以上２００℃以下とすることができる。１パス当たりの圧下率は、１０％以上３０％以下、総圧下率は、２５％以上９０％以下が好ましい。
【００７３】
［熱処理工程］
熱処理工程は、圧延板材を加熱する。それにより、圧延工程で導入された歪を除去する。この熱処理工程により、平均結晶粒径が１５μｍ以下で、（０００２）面の結晶方位が板表面に対して１０°以上７０°以下傾斜し、その極密度が２．５以上のピークが３つ以上存在する組織を有するマグネシウム合金板材を作製できる。この組織を有するマグネシウム合金板材が得られるメカニズムは、詳しくは分かっていないが、次のように推測される。
【００７４】
一般的なマグネシウム合金板材の再結晶は、粒界に生成した再結晶粒が回転しながら成長するメカニズムが考えられており、この場合、元の結晶粒の結晶方位がベースとなるため、再結晶後も方位変化は少ない。一方、本実施形態では、鋳造工程で急冷することにより、溶質原子が十分固溶し、一部は粒界に原子レベルで偏析する。この偏析した溶質原子が上記粒界からの再結晶を抑制する代わりに、圧延時に導入された双晶を核とした再結晶が生じる。これらの双晶は（０００２）面の結晶方位が板表面に対して種々の方向に傾斜している。そのため、これらの双晶を核として再結晶することに加え、鋳造工程で（０００２）面の結晶方位が板表面に対して種々の方向に傾斜した結晶が形成されたことが相まって、（０００２）面の結晶方位が板表面に対して種々の方向に傾斜した結晶が得られたと考えられる。また、平均結晶粒径の小さいマグネシウム合金板材が得られたのは、鋳造工程で急冷することにより十分に固溶した溶質原子が圧延時に導入される転位の障壁となり、転位が活動し難くなる代わりに双晶が多量に導入され、これら双晶を核として再結晶が生じたためと考えられる。その鋳造板材を用いることで、圧延工程、及び熱処理工程を経ても（０００２）面の全てが板表面に沿うことがない上に、その結晶方位が板幅方向だけではなく、板幅方向に加えて圧延方向や板幅方向と圧延方向との間の方向にも傾斜した組織を形成できる。
【００７５】
圧延板材の加熱温度は、例えば、３００℃以上４５０℃以下が挙げられ、熱処理時間は、例えば、０．５時間以上３．０時間以下が挙げられる。圧延板材の加熱温度を３００℃以上とし、熱処理時間を０．５時間以上とすることで、圧延板材の歪を除去し易い。圧延板材の加熱温度を４５０℃以下とし、熱処理時間を３．０時間以下とすることで、結晶粒の粗大化を抑制し易い。圧延板材の加熱温度は、更に３２０℃以上４２０℃以下が好ましく、特に３５０℃以上４００℃以下が好ましい。熱処理時間は、更に０．７５時間以上２．５時間以下が好ましく、特に１．０時間以上２．０時間以下が好ましい。
【００７６】
［用途］
上記マグネシウム合金板材の製造方法は、上記マグネシウム合金板材の製造に好適に利用できる。
【００７７】
〔作用効果〕
実施形態に係るマグネシウム合金板材によれば、結晶粒径が小さい上に、（０００２）面の結晶方位が板表面に対して種々の方向に傾斜していることで、結晶方位と強度及び伸びの異方性が小さいため、常温での塑性加工性に優れる上に、強度に優れる。
【００７８】
《試験例１》
マグネシウム基合金からなるマグネシウム合金板材を作製し、常温での塑性加工性と機械的特性とを評価した。
【００７９】
〔試料Ｎｏ．１−１，Ｎｏ．１−２〕
マグネシウム合金板材の試料Ｎｏ．１−１、Ｎｏ．１−２は、上述のマグネシウム合金板材の製造方法と同様にして、鋳造工程→圧延工程→熱処理工程の手順で作製した。各工程の条件は、表１に示す。
【００８０】
［鋳造工程］
鋳造工程では、双ロール鋳造法により、冷却速度を１０００℃／ｓとして、厚さが４ｍｍの鋳造板材を作製した。試料Ｎｏ．１−１の組成は、添加元素としてＺｎを１．５質量％、Ｃａを０．１質量％含有し、残部がＭｇ及び不可避的不純物からなるＭｇ−Ｚｎ−Ｃａ系合金（表１、２ではＺＸ１０で示す）とした。試料Ｎｏ．１−２の組成は、添加元素としてＺｎを２．０質量％、Ｍｍ（ミッシュメタル）を０．３質量％含有し、残部がＭｇ及び不可避的不純物からなるＭｇ−Ｚｎ−Ｍｍ系合金（表１、２ではＺＥ２０で示す）とした。Ｍｍの含有元素及びその含有量は、Ｃｅ（セリウム）を５２質量％、Ｌａ（ランタン）を２８質量％、Ｎｄ（ネオジム）を１５質量％、Ｐｒ（プラセオジム）を５質量％とした。
【００８１】
［圧延工程］
圧延工程では、鋳造板材の温度（圧延温度）、圧延ロールの温度、１パス当たりの圧下率、総圧下率を以下の条件として、厚さ４ｍｍの鋳造板材に圧延加工を施して厚さ１ｍｍの圧延板材を作製した。
圧延温度          ：３９５℃
圧延ロールの温度  ：２００℃
圧下率            ：２０％／１パス
総圧下率          ：７５％
【００８２】
［熱処理工程］
熱処理工程では、温度、時間を以下の条件として、圧延板材に熱処理を施した。
温度：３５０℃
時間：１時間
【００８３】
〔試料Ｎｏ．１−１０１，Ｎｏ．１−１０２〕
マグネシウム合金板材の試料Ｎｏ．１−１０１、Ｎｏ．１−１０２はそれぞれ、表１に示すように、試料Ｎｏ．１−１、Ｎｏ．１−２と鋳造工程が相違する点を除き、試料Ｎｏ．１−１、Ｎｏ．１−２と同じ組成で同じ圧延工程及び熱処理工程を経て作製した。鋳造工程では、双ロール鋳造法ではなく、鋳型に溶湯を注いで、冷却速度を１０℃／ｓとして、厚さ４ｍｍの板状のインゴット（鋳造板材）を作製した。
【００８４】
【表１】
2018080363.tif 000003
【００８５】
〔平均結晶粒径〕
各試料の平均結晶粒径を測定した。この測定は、次のようにして行った。試料をＳＥＭに挿入し、真空状態とした上で、室温、加速電圧１５ｋＶの条件で１５０μｍ×５００μｍの観察視野（表面）を１個採り、ＥＢＳＤ法により、全観察視野について各結晶粒の結晶方位別に色別（マッピング）を行った。得られたマッピング像について株式会社ＴＳＬソリューションズ社製ＯＩＭ６．２．０を用いて画像解析を行なった。このとき、上記解析ソフトにおける信頼値係数ＣＩ値が０．１以上のデータ点を用いて画像解析を行って各粒子の面積を求め、各面積に等しい円の直径の平均値を平均結晶粒径とした。その結果を表２に示す。
【００８６】
〔塑性加工性の評価〕
各試料の塑性加工性の評価は、エリクセン値を測定することで行った。エリクセン値は、「エリクセン試験機  ＪＩＳ  Ｂ  ７７２９（２００５）」及び「エリクセン試験方法  ＪＩＳ  Ｚ  ２２４７（２００６）」に準拠して求めた。その結果を表２に示す。
【００８７】
〔機械的特定の評価〕
各試料の機械的特性の評価は、引張試験により、圧延方向（ＲＤ）及び板幅方向（ＴＤ）の引張強さ、０．２％耐力、及び破断伸びを測定することで行った。この引張試験は、各試料において、長手方向が板幅方向に沿ったＪＩＳ  １３Ｂ号の板状試験片と長手方向が圧延方向に沿ったＪＩＳ  １３Ｂ号の板状試験片とを作製し、この試験片に対して、「金属材料引張試験方法  ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（２０１１）」に準拠して常温で行った。それら結果を表２に併せて示す。
【００８８】
【表２】
2018080363.tif 000004
【００８９】
表２に示すように、試料Ｎｏ．１−１、Ｎｏ．１−２は、平均結晶粒径が１５μｍ以下で、エリクセン値が高い上に、圧延方向及び板幅方向のいずれの方向における機械的特性も高い。即ち、この試料Ｎｏ．１−１、Ｎｏ．１−２は、常温での塑性加工性に優れる上に、機械的特性に優れることが分かる。一方、試料Ｎｏ．１−１０１、Ｎｏ．１−１０２は、平均結晶粒径が１５μｍ超であり、エリクセン値が低く、圧延方向及び板幅方向のいずれの方向における機械的特性も低い。
【００９０】
ＥＢＳＤ法により試料Ｎｏ．１−１の（０００２）面の極点図を採った。その極点図を図１に示す。この極点図は、（０００２）面の結晶方位の分布状態（極密度の大きさ）を色別（極密度が大きい順に、赤、橙、黄、緑、青）で表す。この極点図の中心は板表面に対して０°、円周上は板表面に対して９０°を示し、説明の便宜上、板表面に対して１０°傾斜した地点と７０°傾斜した地点とを二点鎖線円で示す。図１は、グレースケールで示すが、実際には上記色別がある。
【００９１】
図１に破線円で示すように、試料Ｎｏ．１−１は、（０００２）面の結晶方位が板表面に対して１０°以上７０°以下傾斜し、その極密度が２．５以上のピークが３つ以上存在する組織を有することが分かる。具体的には、図１の極点図では、板幅方向に加えて、圧延方向と、板幅方向と圧延方向との間の方向とに合計４つの上記ピークが存在することが分かる。この４つのピークうち２つのピークの値は、３．０以上４．０未満であり、残り２つのピークの値は、４．０以上、更には５．０以上である。このように、上記ピークが分散している、即ち、結晶方位が種々の方向に傾斜していることで、試料Ｎｏ．１−１のエリクセン値と機械的特性とが高い結果となったと考えられる。更に、図１の極点図では、中心（０°）の極密度も２．５以上、更には３．０以上であることが分かる。
【００９２】
試料Ｎｏ．１−２における（０００２）面の極点図は図示していないが、試料Ｎｏ．１−２のエリクセン値と機械的特性とが、試料Ｎｏ．１−１と同様に高い結果になったことから、試料Ｎｏ．１−２は図１に示す試料Ｎｏ．１−１と同様の組織を有していると考えられる。
【００９３】
一方、試料Ｎｏ．１−１０１，Ｎｏ．１−１０２は、エリクセン値及び機械的特性が低い結果になったことから、試料Ｎｏ．１−１とは異なる組織を有していると考えられる。即ち、試料Ｎｏ．１−１０１，Ｎｏ．１−１０２の組織は、試料Ｎｏ．１−１のような（０００２）面の結晶方位が板表面に対して１０°以上７０°以下傾斜し、その極密度が２．５以上のピークが３つ以上存在する組織を有していない。
【００９４】
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図１】
2018080363.tif 000005