(57)【要約】【課題】軽量性に加えて、強度や耐久性にも優れているマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品を提供する。【解決手段】本発明のマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品は、マグネシウム合金を用いた輸送機器の部品であって、マグネシウム合金は、長周期積層構造を有し、マグネシウム合金は、全体に対して０．４原子％以上２．５原子％未満の亜鉛（以下、「Ｚｎ」）と、全体に対して、０．６原子％以上５．０原子％未満のイットリウム（以下、「Ｙ」）もしくはガドリニウム（以下、「Ｇｄ」）と、残部のマグネシウム（以下、「Ｍｇ」）と、不可避混合物を含む【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム合金を用いた輸送機器の部品であって、
前記マグネシウム合金は、長周期積層構造を有し、
前記マグネシウム合金は、
全体に対して０．４原子％以上２．５原子％未満の亜鉛（以下、「Ｚｎ」）と、
全体に対して、０．６原子％以上５．０原子％未満のイットリウム（以下、「Ｙ」）もしくはガドリニウム（以下、「Ｇｄ」）と、
残部のマグネシウム（以下、「Ｍｇ」）と、不可避混合物を含む、マグネシウム合金を用いた輸送機器の部品。
【請求項２】
前記マグネシウム合金が、原子量がＡであるＺｎ（Ａ）と、原子量がＢであるＹ（Ｂ）と、残部のＭｇを含む場合には、
（式１）  ０．９  ≦  Ｂ／Ａ  ≦  ３．０
が満たされる、請求項１記載のマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品。
【請求項３】
前記マグネシウム合金が、原子量がＡであるＺｎ（Ａ）と、原子量がＣであるＧｄ（Ｃ）と、残部のＭｇを含む場合には、
（式２）  ０．９  ≦  Ｃ／Ａ  ≦  ３．０
が満たされる、請求項１記載のマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品。
【請求項４】
前記マグネシウム合金が、原子量がＡであるＺｎ（Ａ）と、原子量がＤであるＹ（Ｄ）と、原子量がＥであるＧｄ（Ｅ）と、残部のＭｇを含む場合には、
（式３）  ０．９≦  （Ｄ＋Ｅ）／Ａ  ≦  ３．０
が満たされる、請求項１記載のマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品。
【請求項５】
前記マグネシウム合金が、全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下の希土類（以下、「Ｒｅ」と略す）を、更に含む、請求項１から３のいずれか記載のマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品。
【請求項６】
前記Ｒｅは、
全体に対して０．０１原子％以上０．５原子％以下のジルコニウム（以下、「Ｚｒ」）、
全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下のアルミニウム（以下、「Ａｌ」）、
全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下のランタン（以下、「Ｌａ」）、
全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下のカルシウム（以下、「Ｃａ」）、
全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下のシリコン（以下、「Ｓｉ」）、
全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下のマンガン（以下、「Ｍｎ」）、
全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下のチタン（以下、「Ｔｉ」）、
の少なくとも一つである、請求項５記載のマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品。
【請求項７】
前記長周期積層構造は、前記マグネシウム合金の結晶組織に現れる、請求項１から６のいずれか記載のマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品。
【請求項８】
前記マグネシウム合金の強度は、アルミニウム以上である、請求項１から７のいずれか記載のマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品。
【請求項９】
前記輸送機器は、自動車、二輪車、航空機、船舶、鉄道車両および宇宙用機器の少なくとも一つを含む、請求項１から８のいずれか記載のマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品。
【請求項１０】
前記部品は、前記自動車、前記二輪車、前記航空機、前記船舶、前記鉄道車両のいずれかにおける、
内燃機関、伝達機関、ピストン、シャフト、コンロッド、カバー部、シリンダー、シリンダーブロック、アーム、ナックル、ピラー、ホイール、コンプレッサー筐体、ステアリング、内部筺体、エンジンマウント、オイルパン、ギア、ギアケース、ナット、ねじおよびボルトの少なくとも一つを含む、請求項９記載のマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品。
【請求項１１】
前記部品は、前記航空機における、
ストリンガー、シートフレームおよび内装部材の少なくとも一つを含む、請求項９記載のマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品。
【請求項１２】
前記部品は、前記宇宙用機器における、
ホイップルバンパー、内部筺体、ボルト、ねじ、ナットおよび金属鏡の少なくとも一つを含む、請求項９記載のマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長周期積層構造を有するマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や航空機などの輸送機器など、様々なアプリケーションにおいて筐体、構造部材、鋼製部材などの部品において種々の金属素材が用いられる。このような様々なアプリケーションの部品は、鉄やアルミなどの単一金属素材で形成されるだけでなく、様々な合金素材が用いられることが多くなってきている。
【０００３】
例えば、輸送機器などにおいては、軽量化を目的として、合金素材が用いられることがある。精密機器や製造機械などにおいては、耐久性や強度の向上を目的として合金素材が用いられることがある。このように、従来の単一金属素材が使用されていたアプリケーションやそのアプリケーションの構成部分においても、種々の合金素材が用いられるようになってきている。
輸送機器の分野では、低燃費が求められることから、軽量でありながら耐久性や強度に優れた合金素材が、その部品の材料として求められている。
【０００４】
このように軽量である合金の主原料としてマグネシウムが注目されている。マグネシウムは、その原子番号からも分かるとおり、非常に軽量であるからである。しかしながら、マグネシウムは軽量であるが、耐熱性、強度の面で劣る問題がある。
【０００５】
マグネシウムを主原料とするマグネシウム合金により、輸送機器の部品が製造されれば、輸送機器全体の軽量化につながり、低燃費などの目標を実現しやすくなる。このため、強度や耐久性も確保できるマグネシウム合金が、輸送機器の部品の材料として求められている。
【０００６】
このような状況で、種々のマグネシウム合金の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１０９９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１は、カルシウム０．１〜１５重量％を含む難燃性マグネシウム合金を塑性加工処理するか、又はカルシウム０．１〜１５重量％を含む難燃性マグネシウム合金の既存含有量に加えて、融解時にアルミニウム又は亜鉛をさらに添加し、冷却後塑性加工処理することにより高強度難燃性マグネシウム合金を製造するマグネシウム合金を開示する。
【０００９】
マグネシウム合金の難燃性を向上させるために、特許文献１は、マグネシウムにカルシウムを含有させることを目的としている。特許文献１によれば、マグネシウムにカルシウムを含有させるマグネシウム合金は、発火温度が上昇して難燃性が高まる。
【００１０】
特許文献１のように、耐熱性を高めることで、マグネシウムの軽量性を活かした合金を得ることができる。特許文献１に開示されるマグネシウム合金を輸送機器の部品の材料として使用することが考えられる。
【００１１】
しかしながら、特許文献１のマグネシウム合金は、強度や耐久性において不十分である。マグネシウムそのものは、軽量というメリットはあるものの、強度や耐久性において不十分である。このため、一般的なマグネシウム合金や特許文献１のマグネシウム合金は、強度や耐久性において不十分である。
【００１２】
強度や耐久性において不十分であると、輸送機器の部品の材料として不適である。このため、特許文献１などの従来技術のマグネシウム合金では、輸送機器の部品に用いることは難しい問題があった。
【００１３】
本発明は、軽量性に加えて、強度や耐久性にも優れているマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題に鑑み、本発明のマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品は、マグネシウム合金を用いた輸送機器の部品であって、
前記マグネシウム合金は、長周期積層構造を有し、
前記マグネシウム合金は、
全体に対して０．４原子％以上２．５原子％未満の亜鉛（以下、「Ｚｎ」）と、
全体に対して、０．６原子％以上５．０原子％未満のイットリウム（以下、「Ｙ」）もしくはガドリニウム（以下、「Ｇｄ」）と、
残部のマグネシウム（以下、「Ｍｇ」）と、不可避混合物を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品は、軽量でありながら、実用に耐えうる強度や耐久性を有している。このため、様々な輸送機器の様々な部品において適用可能である。
部品を軽量化できることで、輸送機器の軽量化が実現でき、例えば低燃費などにもつながる。
特に、マグネシウム合金は、長周期積層構造を有するので、高い強度と耐久性を有した輸送機器の部品を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態における輸送機器の部品の製造工程フロー図である。
【図２】本発明の所定マグネシウムの実施例と比較例との強度の実験結果のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の第１の発明に係るマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品は、マグネシウム合金を用いた輸送機器の部品であって、
前記マグネシウム合金は、長周期積層構造を有し、
前記マグネシウム合金は、
全体に対して０．４原子％以上２．５原子％未満の亜鉛（以下、「Ｚｎ」）と、
全体に対して、０．６原子％以上５．０原子％未満のイットリウム（以下、「Ｙ」）もしくはガドリニウム（以下、「Ｇｄ」）と、
残部のマグネシウム（以下、「Ｍｇ」）と、不可避混合物を含む。
【００１８】
この構成により、軽量でありながら、強度や耐久性も確保したマグネシウム合金により、輸送機器の部品が実現できる。結果として、輸送機器の軽量化が実現できる。
【００１９】
本発明の第２の発明に係るマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品では、第１の発明に加えて、前記マグネシウム合金が、原子量がＡであるＺｎ（Ａ）と、原子量がＢであるＹ（Ｂ）と、残部のＭｇを含む場合には、
（式１）  ０．９  ≦  Ｂ／Ａ  ≦  ３．０
が満たされる。
【００２０】
この構成により、軽量でありながら、強度や耐久性を実現できる長周期積層構造のマグネシウム合金を実現できる。
【００２１】
本発明の第３の発明に係るマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品では、第１の発明の加えて、前記マグネシウム合金が、原子量がＡであるＺｎ（Ａ）と、原子量がＣであるＧｄ（Ｃ）と、残部のＭｇを含む場合には、
（式２）  ０．９  ≦  Ｃ／Ａ  ≦  ３．０
が満たされる。
【００２２】
この構成により、軽量でありながら、強度や耐久性を実現できる長周期積層構造のマグネシウム合金を実現できる。
【００２３】
本発明の第４の発明に係るマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品では、第一の発明に加えて、前記マグネシウム合金が、原子量がＡであるＺｎ（Ａ）と、原子量がＤであるＹ（Ｄ）と、原子量がＥであるＧｄ（Ｅ）と、残部のＭｇを含む場合には、
（式３）  ０．９≦  （Ｄ＋Ｅ）／Ａ  ≦  ３．０
が満たされる。
【００２４】
この構成により、軽量でありながら、強度や耐久性を実現できる長周期積層構造のマグネシウム合金を実現できる。このマグネシウム合金が用いられることにより、軽量化が求められる輸送機器の部品が実現できる。
【００２５】
本発明の第６の発明に係るマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品では、第５発明に加えて、前記希土類は、
全体に対して０．０１原子％以上０．５原子％以下のジルコニウム（以下、「Ｚｒ」）、
全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下のアルミニウム（以下、「Ａｌ」）、
全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下のランタン（以下、「Ｌａ」）、
全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下のカルシウム（以下、「Ｃａ」）、
全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下のシリコン（以下、「Ｓｉ」）、
全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下のマンガン（以下、「Ｍｎ」）、
全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下のチタン（以下、「Ｔｉ」）、
の少なくとも一つを更に含む。
【００２６】
この構成により、強度や耐久性をより向上させることができる。あるいは、耐熱性を向上させることができる。
【００２７】
本発明の第７の発明に係るマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品では、第１から第６のいずれかの発明に加えて、前記長周期積層構造は、前記マグネシウム合金の結晶組織に現れる。
【００２８】
この構成により、部品強度が高まる。
【００２９】
本発明の第８の発明に係るマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品では、第１から第７のいずれかの発明に加えて、前記マグネシウム合金の強度は、アルミニウム以上である。
【００３０】
この構成により、アルミニウムやアルミニウム合金が用いられていた分野での置き換えが可能となり、軽量化が一段と進められる。
【００３１】
本発明の第９の発明に係るマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品では、第１から第８のいずれかの発明に加えて、前記輸送機器は、自動車、二輪車、航空機、船舶、鉄道車両および宇宙用機器の少なくとも一つを含む。
【００３２】
この構成により、軽量化が求められる輸送機能を有する様々な機器での、軽量化が実現できる。
【００３３】
本発明の第１０の発明に係るマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品では、第９の発明に加えて、前記部品は、前記自動車、前記二輪車、前記航空機、前記船舶、前記鉄道車両のいずれかにおける、内燃機関、伝達機関、ピストン、シャフト、コンロッド、カバー部、シリンダー、シリンダーブロック、アーム、ナックル、ピラー、ホイール、コンプレッサー筐体、ステアリング、内部筺体、エンジンマウント、オイルパン、ギア、ギアケース、ナット、ねじおよびボルトの少なくとも一つを含む。
【００３４】
この構成により、軽量化に加えて、強度が必要な分野の部品を、本発明で実現できる。
【００３５】
本発明の第１１の発明に係るマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品では、第９の発明に加えて、前記部品は、前記航空機における、ストリンガー、シートフレームおよび内装部材の少なくとも一つを含む。
【００３６】
この構成により、軽量化に加えて、強度が必要な分野の部品を、本発明で実現できる。
【００３７】
本発明の第１２の発明に係るマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品では、第９の発明に加えて、前記部品は、前記宇宙用機器における、ホイップルバンパー、内部筺体、ボルト、ねじ、ナットおよび金属鏡の少なくとも一つを含む。
【００３８】
この構成により、宇宙機器の軽量化を促進できる。
【００３９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００４０】
（実施の形態）
本発明のマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品は、種々の輸送機器の様々な部位に用いられる部品である。マグネシウム合金を用いた部品（以下、必要に応じて、「輸送機器の部品」と略す）は、ある特性を有するマグネシウム合金によって製造されている。
【００４１】
（所定マグネシウム合金）
この輸送機器の部品に用いられるマグネシウム合金（以下、必要に応じて「所定マグネシウム合金」と略す）は、長周期積層構造を有する。加えて、所定マグネシウム合金は、
全体に対して０．４原子％以上２．５原子％未満の亜鉛（以下、「Ｚｎ」）と、
全体に対して、０．６原子％以上５．０原子％未満のイットリウム（以下、「Ｙ」）もしくはガドリニウム（以下、「Ｇｄ」）と、
残部のマグネシウム（以下、「Ｍｇ」）と、を含む。
【００４２】
また、所定マグネシウム合金が、不可避である不可避混合物を含むことがあってもよい。
【００４３】
所定マグネシウム合金が、このような組成を有することで、長周期積層構造を有することができるようになる。長周期積層構造を有することで、所定マグネシウム合金は、高い強度を有するようになる。もちろん、所定マグネシウム合金の主たる組成は、マグネシウムである。このため、所定マグネシウムは軽量との特徴も維持している。
【００４４】
すなわち、所定マグネシウム合金は、軽量であるとのマグネシウムの特性を維持しつつ、高い強度を実現している。また、高い強度を有することで、耐久性や耐熱性も実現できる。
【００４５】
輸送機器の部品は、輸送機器の様々な部位に使用される。輸送機器の特性上、輸送機器の部品には、高い強度が求められる。構造的な強度や剛性が必要とされることがあるからである。あるいは、耐熱性も要求される。輸送機器には、内燃機関が備わっていることが多く、この内燃機関の動作によって熱が生じるからである。
【００４６】
このような内燃機関の熱に対しても、輸送機器の部品は対応できることが好ましい。所定マグネシウム合金は、耐熱性も高くなっており、熱の問題にも対応ができる。
【００４７】
上述の通り、所定マグネシウム合金は、マグネシウム（Ｍｇ）を主成分として、全体に対して、０．４原子％以上２．５原子％未満の亜鉛（以下、「Ｚｎ」）と、全体に対して、０．６原子％以上５．０原子％未満のイットリウム（以下、「Ｙ」）もしくはガドリニウム（以下、「Ｇｄ」）と、を含む。
【００４８】
ここに示す組成比率となるように、各要素を秤量して合金が製造されることで（その他必要な工程も含む）、輸送機器の部品に用いられる所定マグネシウム合金が実現される。この所定マグネシウム合金が、種々の加工工程を受けることで、輸送機器の部品が製造される。
【００４９】
例えばダイキャスト、圧延加工、研削加工、切削加工などの特性や形状を生み出す工程を経ることで、輸送機器の部品が製造される。
【００５０】
上述したように、所定マグネシウム合金は、長周期積層構造を有しており、高い強度、耐久性、耐熱性に加えて、軽量性も有している。結果として、強度や軽量性が要求される輸送機器の部品が、最適に実現できる。
【００５１】
ここで、長周期積層構造は、所定マグネシウム合金の結晶組織に現れる。長周期積層構造が結晶組織に現れることで、所定マグネシウム合金の強度や耐久性が高まる。
【００５２】
（組成量の相関関係）
上述した通り、実施の形態における所定マグネシウム合金は、後述する任意の添加成分および不可避混合物を除けば、次の３パターンの組成を有する。
【００５３】
（パターン１）亜鉛（Ｚｎ）と、イットリウム（Ｙ）とマグネシウム（Ｍｇ）
（パターン２）亜鉛（Ｚｎ）と、ガドリニウム（Ｇｄ）と、マグネシウム（Ｍｇ）
（パターン３）亜鉛（Ｚｎ）と、イットリウム（Ｙ）と、ガドリニウム（Ｇｄ）と、マグネシウム（Ｍｇ）。
【００５４】
パターン１の所定マグネシウム合金について、原子量がＡであるＺｎ（Ａ）と、原子量がＢであるＹ（Ｂ）と、残部のＭｇを含む場合には、
（式１）  ０．９  ≦  Ｂ／Ａ  ≦  ３．０
が満たされる。
【００５５】
パターン２の所定マグネシウム合金について、原子量がＡであるＺｎ（Ａ）と、原子量がＣであるＧｄ（Ｃ）と、残部のＭｇを含む場合には、
（式２）  ０．９  ≦  Ｃ／Ａ  ≦  ３．０
が満たされる。
【００５６】
パターン３の所定マグネシウム合金について、原子量がＡであるＺｎ（Ａ）と、原子量がＤであるＹ（Ｄ）と、原子量がＥであるＧｄ（Ｅ）と、残部のＭｇを含む場合には、
（式３）  ０．９≦  （Ｄ＋Ｅ）／Ａ  ≦  ３．０
が満たされる。
【００５７】
これらの組成量の相関関係が満たされることで、得られる所定マグネシウム合金は、長周期積層構造を有して、高い強度を示すようになる。
【００５８】
（任意の添加成分）
所定マグネシウム合金は、上述したマグネシウム（Ｎｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）に加えて、任意の他の添加成分を含むことも好適である。ここでの他の任意成分としては、全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下の希土類（以下、必要に応じて「Ｒｅ」と表記）である。
【００５９】
この希土類として、次のようなものがある。
全体に対して０．０１原子％以上０．５原子％以下のジルコニウム（以下、「Ｚｒ」）、
全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下のアルミニウム（以下、「Ａｌ」）、
全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下のランタン（以下、「Ｌａ」）、
全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下のカルシウム（以下、「Ｃａ」）、
全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下のシリコン（以下、「Ｓｉ」）、
全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下のマンガン（以下、「Ｍｎ」）、
全体に対して０．０１原子％以上１．０原子％以下のチタン（以下、「Ｔｉ」）の、少なくとも一つである。
【００６０】
上述したような組成範囲で、Ｚｒ、Ａｌ，Ｌａ、Ｃａ、Ｓｉ，Ｍｎ、Ｔｉの少なくとも一つの成分が更に含まれることで、所定マグネシウム合金の強度や耐久性が高まるメリットがある。
【００６１】
これらの成分は、所定マグネシウム合金の長周期積層構造の発現を強化するメリットがある。このメリットによって、所定マグネシウム合金の強度や耐久性が高まる。結果として、輸送機器の部品の強度や耐久性が更に高まる。
【００６２】
あるいは、これらの成分が含まれることで、所定マグネシウム合金の耐熱性も高まる。例えば、Ｃａが添加されることで、所定マグネシウム合金の発火温度が高くなり、耐熱性が高まる。
【００６３】
これらの成分が含有されることで、得られる所定マグネシウム合金（およびこれを用いた輸送機器の部品）において、次のような効果が生じる。
【００６４】
Ｚｒ：結晶粒の微細化効果
Ａｌ：耐食性の向上、強度の向上
Ｌａ：耐クリープ性の向上、強度の向上
Ｃａ：発火温度の上昇（難燃性の向上）
Ｓｉ：耐熱性の向上、強度の向上
Ｍｎ：耐食性の向上、強度の向上
Ｔｉ：強度の向上
【００６５】
（所定マグネシウム合金の強度）
所定マグネシウム合金の強度は、アルミニウムの強度以上である。アルミニウムの強度以上であることで、現在、アルミニウム合金が多く用いられている輸送機器の部品での置き換えが可能となるからである。
【００６６】
現在では、軽量化が要求される輸送機器の部品においては、アルミニウム合金が用いられることが多い。一般的にアルミニウム合金の方が、マグネシウム合金よりも強度が高いとみなされているからである。
【００６７】
しかしながら、本発明の所定マグネシウム合金は、アルミニウムの強度よりも高い。加えて、アルミニウムよりもマグネシウムの方が軽量であるメリットもある。これらによって、本発明の所定マグネシウム合金は、アルミニウムが採用されている既存の輸送機器の部品に置き換えられることができる。
【００６８】
（輸送機器）
所定マグネシウム合金は、輸送機器の部品に用いられる。ここで、輸送機器は、自動車、二輪車、航空機、船舶、鉄道車両および宇宙用機器の少なくとも一つを含む。人や物をある地点から別の地点に輸送する機器の様々なものに対応する。すなわち、自動車、二輪車、航空機、船舶、鉄道車両および宇宙用機器に限られるものではなく、輸送の機能を有するものであれば、輸送機器に含まれる。
【００６９】
これらで列挙された輸送機器は、軽量化を必要とすることが多い。軽量化されれば、燃費効率が高くなるからである。また、軽量化されることで、操作性が高まったり、最終組み立て工程が容易になったりするなどのメリットもあるからである。
【００７０】
自動車や二輪車は、一般生活の中に普及しており燃費性能が高いことが好まれる。また、製造コストが低いことも求められるので、軽量化が実現されることが好ましい。この点で、自動車や二輪車の部品においては、上述した所定マグネシウム合金が用いられることが好ましい。軽量化に加えて強度や耐久性も確保されるからである。
【００７１】
航空機、船舶、鉄道車両も、軽量であることが求められる。燃費効率が向上することはもちろんのこと、石化燃料などの消費を抑えつつ二酸化炭素の排出量を抑えることにもつながるからである。環境保護の観点から、これらの輸送機器の軽量化が所定マグネシウム合金の使用により図られることは、社会にとって好ましい。
【００７２】
宇宙用機器は、宇宙空間への到達が絶対条件である以上、軽量であることが好まれる。宇宙用機器は、その複雑なメカニズムから、多くの種類と点数の部品を備える。これらの部品の少なくとも一部の軽量化が図られることは好ましい。この点で、宇宙用機器の部品に所定マグネシウム合金が使用されることは適切である。
【００７３】
（輸送機器の部品）
このような輸送機器における様々な種類の部品に、所定マグネシウム合金が使用される。部品の一例として、自動車、二輪車、航空機、船舶、鉄道車両のいずれかにおける次のようなものがある。
【００７４】
内燃機関、伝達機関、ピストンシャフト、コンロッド、カバー部、シリンダー、シリンダーブロック、アーム、ナックル、ピラー、ホイール、コンプレッサー筐体、ステアリング、内部筺体、エンジンマウント、オイルパン、ギア、ギアケース、ナット、ねじおよびボルトの少なくとも一つ。
【００７５】
所定マグネシウム合金は、これらの部品少なくとも一つに使用される。なお、ここで列挙した部品は一例であり、これらに限られるものではない。
【００７６】
これらの部品は、輸送機器である自動車、二輪車、航空機、船舶、鉄道車両に備わることが多く、これらの部品が軽量化されることが輸送機器そのものの軽量化に繋がるからである。特に、これらの部品の少なくとも一部は、輸送機器の中に多数使用されることが多い。例えば、ナット、ねじ、ボルトなどは、多くの数が、輸送機器において使用される。
【００７７】
多数使用される部品の軽量化がされると、輸送機器全体の軽量化が促進される。このため、所定マグネシウム合金が上記で列挙された部品に使用されることは、輸送機器の軽量化に好適である。
【００７８】
また部品の一例として、航空機における次のようなものもある。
【００７９】
ストリンガー、シートフレームおよび内装部材の少なくとも一つ。
【００８０】
航空機には、これらの部品が多数使用される。このため、これらストリンガー、シートフレームおよび内装部材の少なくとも一部が、所定マグネシウム合金により実現されれば、航空機の軽量化が実現される。
【００８１】
もちろん、上述したように所定マグネシウム合金は、その組成および長周期積層構造との特性によって、高い強度や耐久性を有している。このため、これらの部品に使用されても、輸送機器に求められる仕様を満足できる。
【００８２】
あるいは部品の一例として、宇宙用機器におけるホイップルバンパー、内部筺体、ボルト、ねじ、ナットおよび金属鏡の少なくとも一つであってもよい。これらも、所定マグネシウム合金で製造されることで、軽量化が図られるからである。また、上述したように所定マグネシウム合金は、その組成および長周期積層構造との特性によって、高い強度や耐久性を有している。このため、これらの部品に使用されても、宇宙用機器に求められる仕様を満足できる。
【００８３】
宇宙用機器は、宇宙空間への到達が絶対条件であるので、わずかであっても軽量化が必要条件である。これらホイップルバンパー、内部筺体、ボルト、ねじ、ナットおよび金属鏡の少なくとも一つが、軽量でありつつ強度も確保できる所定マグネシウム合金で製造されれば、この必要条件が実現できる。
【００８４】
このように、所定マグネシウム合金が使用される輸送機器の部品は、輸送機器に求められる軽量化と、同時に必要となる強度や耐久性を有する。
【００８５】
（所定マグネシウム合金の製造工程）
次にマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品の製造工程について説明する。図１は、本発明の実施の形態における輸送機器の部品の製造工程フロー図である。
【００８６】
図１は、所定マグネシウム合金の製造工程に始まり、塑性加工などを経て、輸送機器の部品が製造される工程を示している。なお、図１で示される製造工程は、輸送機器の部品製造の一例である。図１に示される工程の一部が、他の工程に置き換わることもあり得る。
【００８７】
大きく分けて、所定マグネシウム合金を製造する溶解鋳造工程、所定マグネシウム合金を一定形状に加工する塑性加工工程、最終の部品への仕上げを行う仕上げ工程が行われる。
【００８８】
溶解鋳造工程では、必要な原材料に基づいて、所定マグネシウム合金が製造される。上述したように、主成分であるマグネシウムに、亜鉛、イットリウムもしくはガドリニウムを組成比率に従って用意する。また、ジルコニウム（Ｚｒ）などの添加成分も必要に応じて、用意する。
【００８９】
これらの原材料が溶融炉などに投入されて、加熱溶解される。この溶解を経て、溶融金属が得られる。この溶融金属は、所定マグネシウム合金の組成比率を有している。この溶融金属が固化してマグネシウム合金となると、長周期積層構造を有している状態である。
【００９０】
溶融金属が鋳造工程を経ると、図１にあるように、鋳造品もしくはビレット等となる。あるいは、半溶融金属として次の塑性加工工程に繋がることもある。
【００９１】
鋳造品もしくはビレット等（ビレット、スラグ、インゴット）は、圧延加工や押し出し加工を施される。圧延加工や押し出し加工が施されることで、棒状、線状、板状の所定マグネシウム合金が得られる。棒状、線状、板状の所定マグネシウム合金は、既述したように長周期積層構造を有しており、マグネシウムに由来する軽量性と、強度を実現している。
【００９２】
また棒状、線状、板状の所定マグネシウム合金は、必要に応じて鍛造加工やプレス加工が施される。半溶融金属は、溶湯鍛造加工が施される。
【００９３】
これらの工程を経ることで、鍛造加工品が得られる。この鍛造加工品には、必要に応じて、トリミング加工、打ち抜き加工、矯正加工が施される。これらの加工が施される結果、後塑性加工品が得られる。この状態となることで、所定マグネシウム合金を用いた輸送機器の部品の大まかな形状や構造が出来上がる。
【００９４】
次に、必要に応じて、仕上げ工程が施される。仕上げ工程として、切削加工、研削加工、表面処理、接合などの加工が行われる。これらの仕上げ工程が行われることで、目的とする輸送機器の部品が製造される。図１に示される最終段階である。
【００９５】
このような製造工程を経て得られるマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品は、軽量でありながら、必要な強度や耐久性を有している。
【００９６】
なお、ここでは、マグネシウム合金を用いた輸送機器の部品の概要工程をしめしている。部品の種類によっては、仕上げやその他についての更なる工程を必要とする場合もある。また、図１においては、いわゆる半製品も想定したことを説明しており、ねじなどの部品となる前の半製品の説明としても同様である。半製品としては、ビレットや板材などの状態もあり、部品の大まかな形状としての部材ということもありえる。
【００９７】
（所定マグネシウム合金の強度確認）
【００９８】
上述して説明した所定マグネシウム合金の強度について説明する。図２は、本発明の所定マグネシウムの実施例と比較例との強度の実験結果のグラフである。図２においては、本発明の所定マグネシウム合金の一例としての「ＷＺ７５」と、本発明のような長周期積層構造を有さない一般的なマグネシウム合金の一例として「ＡＺ３１」と、マグネシウムとの対比となるアルミニウム合金の例として「Ａ７０７５−Ｔ６」、「Ａ２２１９−Ｔ６」、「Ａ６０６３−Ｔ６」のそれぞれの強度の実験結果を示している。
【００９９】
図２の左側は、引張強度と温度との関係を示している。横軸は温度であり、縦軸は引張強度である。温度を上昇させつつ実施例と比較例との引張強度の変化を示している。図２の右側は、温度上昇と耐力との関係を示している。実施例や比較例が塑性変形するまでの耐久力を示している。
【０１００】
図２の左側の引張強度のグラフから明らかな通り、ほとんどの温度帯において、所定マグネシウム合金の引張強度が、他の比較例（一般的なマグネシウム合金「ＡＺ３１」やアルミニウム合金「Ａ７０７５−Ｔ６」、「Ａ２２１９−Ｔ６」、「Ａ６０６３−Ｔ６」）よりも高いことが確認された。
【０１０１】
温度が低いところでは、実施例である所定マグネシウム合金よりも引張強度の高い比較例もあるが、温度が高くなるにつれて、所定マグネシウム合金の引張強度が一番高い。
【０１０２】
既述したように、輸送機器は高い温度になりやすい。このため、輸送機器の部品においては、高い温度での引張強度が求められる。この点において、図２の左側の実験結果から明らかな通り、本発明の所定マグネシウム合金が優位性があることが確認された。
【０１０３】
図２の右側の耐力のグラフからは、同じように実施例である所定マグネシウム合金の耐力が殆どの温度帯において、他の比較例（一般的なマグネシウム合金「ＡＺ３１」やアルミニウム合金「Ａ７０７５−Ｔ６」、「Ａ２２１９−Ｔ６」、「Ａ６０６３−Ｔ６」）よりも高いことが確認された。
【０１０４】
温度が低いところでは、実施例である所定マグネシウム合金よりも耐力の高い比較例もあるが、温度が高くなるにつれて、所定マグネシウム合金の耐力が一番高い。
【０１０５】
輸送機器においては、高い熱が加わっても、塑性変形しない部品が求められる。この点でも、図２の右側のグラフのように、高い温度でも高い耐力を示す所定マグネシウム合金は、他よりも優位性が高い。
【０１０６】
このように、本発明の所定マグネシウム合金は、従来の一般的なマグネシウム合金やアルミニウム合金に比較して、輸送機器の部品に適していることが確認された。すなわち、本発明のマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品は、軽量でありながら、強度や耐力を有した十分なレベルである。
【０１０７】
なお、ここで実施例とした「ＷＺ７５」は、２．０原子％のＺｎ、２．０原子％のＹ（イットリウム）に残部のＭｇを組成とする所定マグネシウム合金である。
【０１０８】
なお、実施の形態で説明されたマグネシウム合金を用いた輸送機器の部品は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。
【符号の説明】
【０１０９】
１    溶解鋳造工程
２    組成工程
３    仕上げ工程
【図１】
2019104950.tif 000003
【図２】
2019104950.tif 000004