(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、Ａｌを５．５％以上１２％以下、Ｍｎを０．１％以上０．５％以下含有し、残部がＭｇ及び不可避不純物からなる組成、
又は、質量％で、Ａｌを５．５％以上１２％以下、Ｍｎを０．１％以上０．５％以下含有し、更に、０．２％以上７．０％以下のＺｎ、０．２％以上６．０％以下のＣａ、０．２％以上１．０％以下のＳｉ、０．０００１％以上０．００２％以下のＢｅ、０．２％以上７．０％以下のＳｒ、１．０％以上６．０％以下のＹ、０．５％以上３．０％以下のＡｇ、０．０１％以上２．０％以下のＳｎ、０．１％以上１．０％以下のＺｒ、０．０５％以上１．０％以下のＣｅ、及び１．０％以上３．５％以下の希土類元素（Ｙ，Ｃｅを除く）から選択される１種以上の第二の添加元素を含有し、残部がＭｇ及び不可避不純物からなる組成と、
ＡｌとＭｎとを含む化合物の粒子が分散した組織とを備え、
前記化合物の粒子の平均粒径が０．３μｍ以上１μｍ以下であり、
前記化合物の粒子について、電界放出型電子線マイクロアナライザによる組成マッピングを用いて測定した面積割合が２５％以下であると共に、
電子銃の加速電圧が５ｋＶであるときの前記面積割合が３．５％以上であり、かつ電子銃の加速電圧が１５ｋＶであるときの前記面積割合が９．５％以上であるマグネシウム合金。
【請求項２】
前記化合物の粒子の最大径が２．５μｍ未満である請求項１に記載のマグネシウム合金。
【請求項３】
前記マグネシウム合金の平均結晶粒径が１０μｍ以下である請求項１又は請求項２に記載のマグネシウム合金。
【請求項４】
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からなるマグネシウム合金板。
【請求項５】
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からなり、少なくとも一部に塑性加工が施された塑性加工部を有するマグネシウム合金部材。
【請求項６】
質量％で、Ａｌを５．５％以上１２％以下、Ｍｎを０．１％以上０．５％以下含有し、残部がＭｇ及び不可避不純物からなる組成、
又は、質量％で、Ａｌを５．５％以上１２％以下、Ｍｎを０．１％以上０．５％以下含有し、更に、０．２％以上７．０％以下のＺｎ、０．２％以上６．０％以下のＣａ、０．２％以上１．０％以下のＳｉ、０．０００１％以上０．００２％以下のＢｅ、０．２％以上７．０％以下のＳｒ、１．０％以上６．０％以下のＹ、０．５％以上３．０％以下のＡｇ、０．０１％以上２．０％以下のＳｎ、０．１％以上１．０％以下のＺｒ、０．０５％以上１．０％以下のＣｅ、及び１．０％以上３．５％以下の希土類元素（Ｙ，Ｃｅを除く）から選択される１種以上の第二の添加元素を含有し、残部がＭｇ及び不可避不純物からなる組成を備えるマグネシウム合金の溶湯を連続鋳造する工程を備え、
鋳型に接触する直前の前記溶湯の温度を６３０℃以上６９０℃以下とし、
前記溶湯の冷却速度を６５０℃／秒以上として、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を製造するマグネシウム合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体や各種の部品などの構成材料に適したマグネシウム合金、筐体や各種の部品などの２次加工材の素材（１次加工材）に適したマグネシウム合金板、筐体や各種の部品などの２次加工材に適したマグネシウム合金部材、及びマグネシウム合金の製造方法に関する。特に、耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性に優れる上に生産性にも優れるマグネシウム合金、マグネシウム合金板、マグネシウム合金部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軽量で比強度、比剛性に優れるマグネシウム合金が、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータといった携帯用電子・電気機器類の筐体や自動車部品などの各種の部品の構成材料に利用されてきている。
【０００３】
マグネシウム合金は、金属のなかでも軽量で比強度が高く、優れた衝撃吸収性を有する上に、活性なＭｇ（マグネシウム）に種々の元素が添加されていることで耐食性にも優れており、上記各種の部品の構成材料に好ましい。特に、Ａｌ（アルミニウム）を含有するＭｇ−Ａｌ系合金は、マグネシウム合金のなかでも強度及び耐食性に優れており、上記構成材料に好ましい。
【０００４】
特許文献１は、ＡｌとＭｎ（マンガン）とを含有するマグネシウム合金からなり、常温だけでなく低温でも耐衝撃性、機械的特性に優れるマグネシウム合金板を開示している。このマグネシウム合金板は、ＡｌとＭｎとを含む化合物（主として晶出物。以下、Ａｌ−Ｍｎ晶出物と呼ぶことがある。）が非常に微細でかつ非常に少なく、好ましくは実質的に存在しない。そのため、このマグネシウム合金板は、粗大なＡｌ−Ｍｎ晶出物に起因する割れなどが生じ難く、耐衝撃性、機械的特性に優れる上に、プレス加工などの塑性加工性にも優れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−００６７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
耐衝撃性、強度や耐力、伸びといった機械的特性、圧延やプレス加工といった塑性加工の加工性に優れるマグネシウム合金であって、生産性にも優れるマグネシウム合金の開発が望まれている。
【０００７】
特許文献１に開示されるマグネシウム合金板は、上述のように耐衝撃性などに優れるものの、Ａｌ−Ｍｎ晶出物を低減するために、溶湯温度を７００℃と高めにしている。ここで、Ａｌ−Ｍｎ晶出物は、理論上、ＡｌとＭｎとを含むマグネシウム合金の溶湯の温度が６３０℃近傍、特に６３０℃を下回る温度である場合に最も生成したり、成長したりする。そのため、上記溶湯の温度を６３０℃よりも十分に高くすることで、好ましくは６９０℃超とすることで、Ａｌ−Ｍｎ晶出物の生成及び成長を効果的に防止できる。しかし、溶湯の温度を高くすると、（α）溶湯が酸化され易くなり、酸化物の生成や混入による歩留まりの低下を招く、（β）酸化防止のために雰囲気を高真空などとすると、Ｍｇは蒸気圧が高いために溶湯が取り扱い難くなり、作業性の低下を招く、（γ）溶湯を高温に維持するためのエネルギーが多くなる、（δ）溶湯が高温であることによる設備の熱劣化が早まる、などの点から、生産性を向上することが難しい。また、上記（α）〜（δ）の点は、コストの増大をも招き得る。
【０００８】
そこで、本発明の目的の一つは、耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性に優れる上に、生産性にも優れるマグネシウム合金を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性に優れる上に、生産性にも優れるマグネシウム合金板を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、耐衝撃性、機械的特性に優れる上に、生産性にも優れるマグネシウム合金部材を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性に優れるマグネシウム合金を生産性よく製造することができるマグネシウム合金の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様に係るマグネシウム合金は、質量％で、Ａｌを１％以上１２％以下、Ｍｎを０．１％以上５％以下含有し、ＡｌとＭｎとを含む化合物の粒子が分散した組織を備え、前記化合物の粒子の平均粒径が０．３μｍ以上１μｍ以下であり、前記化合物の粒子の面積割合が３．５％以上２５％以下である。
【００１３】
本発明の一態様に係るマグネシウム合金の製造方法は、質量％で、Ａｌを１％以上１２％以下、Ｍｎを０．１％以上５％以下含有するマグネシウム合金の溶湯を連続鋳造する工程を備える。この製造方法では、鋳型に接触する直前の前記溶湯の温度を６３０℃以上６９０℃以下とし、前記溶湯の冷却速度を５６０℃／秒以上とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記のマグネシウム合金は、耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性に優れる上に、生産性にも優れる。上記のマグネシウム合金の製造方法は、耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性に優れるマグネシウム合金を生産性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】上図は、実施形態のマグネシウム合金板（試料Ｎｏ．１−１）の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した顕微鏡写真（二次電子像）であり、下図は、この二次電子像のコントラストを変換した二値化画像である。
【図２】実施形態のマグネシウム合金板（試料Ｎｏ．１−１）の断面をＳＥＭで観察した顕微鏡写真（反射電子像）である。
【図３】実施形態のマグネシウム合金板（試料Ｎｏ．１−１）の断面について、電子銃の加速電圧を１５ｋＶとしたときの電界放出型電子線マイクロアナライザ（ＦＥ−ＥＰＭＡ）による組成マッピングであり、Ｍｎの濃度分布を示す。
【図４】図３に示すＦＥ−ＥＰＭＡ（１５ｋＶ）による組成マッピングを用いて作成したＭｎの濃度（Ｍｎカウント数）と各濃度の頻度及び累積頻度とを示すヒストグラムである。
【図５】左図は、実施形態のマグネシウム合金板（試料Ｎｏ．１−１）の断面について、電子銃の加速電圧を５ｋＶとしたときのＦＥ−ＥＰＭＡによる組成マッピングであり、Ｍｎの濃度分布を示し、右図は、組成マッピングを行った領域と同じ領域をＳＥＭで観察した顕微鏡写真（反射電子像）である。
【図６】図５に示すＦＥ−ＥＰＭＡ（５ｋＶ）による組成マッピングを用いて作成したＭｎの濃度（Ｍｎカウント数）と各濃度の頻度及び累積頻度とを示すヒストグラムである。
【図７】耐衝撃試験の試験方法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明者らは、特に強度と耐食性とに優れる組成としてＡｌとＭｎとを含むマグネシウム合金を対象として、種々の製造条件でこのマグネシウム合金を製造して、耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性に優れるマグネシウム合金の組織を検討した。その結果、ＡｌとＭｎとを含む化合物（Ａｌ−Ｍｎ晶出物）が特定の範囲で存在して、かつ上記化合物が特定の範囲の大きさである組織であれば、上記化合物が非常に少ない又は実質的に存在しないマグネシウム合金と同等程度の耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性を有する、という知見を得た。つまり、上記化合物が比較的微細であり、均一的に分散していて、ある程度の量含む組織であれば、上記化合物が非常に少ない又は実質的に存在しないマグネシウム合金と同等程度の耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性を有する、といえる。また、このような特定の組織を有するマグネシウム合金は、連続鋳造を行うと共に、鋳型に接するまでの溶湯の温度をできるだけ低めにし、かつ冷却速度を非常に速くするという特定の鋳造工程を経ることで製造できる、との知見を得た。この製造方法は、溶湯を比較的低温にすることで、溶湯が高温の場合に生じ得る上述の（α）〜（δ）の不具合などを低減できることから、耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性に優れるマグネシウム合金の生産性を向上できる、といえる。本発明は、これらの知見に基づくものである。最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１７】
（１）  本発明の一態様に係るマグネシウム合金は、質量％で、Ａｌを１％以上１２％以下、Ｍｎを０．１％以上５％以下含有し、ＡｌとＭｎとを含む化合物の粒子が分散した組織を備える。このマグネシウム合金は、上記化合物の粒子の平均粒径が０．３μｍ以上１μｍ以下であり、上記化合物の粒子の面積割合が３．５％以上２５％以下である。
【００１８】
上記化合物の粒子の平均粒径は、光学顕微鏡の観察像を用いて測定する。
上記化合物の粒子の面積割合は、マグネシウム合金の断面について、電子銃の加速電圧を５ｋＶ又は１５ｋＶとしたときのＦＥ−ＥＰＭＡによる組成マッピングを用いて測定する。測定方法の詳細は後述する。
【００１９】
上記のマグネシウム合金は、Ａｌ及びＭｎを特定の範囲で含有することで強度に優れる上に耐食性にも優れる。特に、上記のマグネシウム合金は、ＡｌとＭｎとを含む化合物の粒子が特定の範囲である程度存在するものの微細である。そのため、上記のマグネシウム合金は、落下などの衝撃が加わったり、圧延やプレス加工などの塑性加工を行ったりした場合に、上記粒子が割れなどの起点になり難く、強度、耐力、伸びといった機械的特性、耐衝撃性及び塑性加工性に優れる。また、上記のマグネシウム合金は、上述の微細な化合物の粒子が分散した分散強化組織を有するといえ、この分散強化組織によって耐力が高められることで、上記衝撃によって凹み難いことからも耐衝撃性に優れる。そして、上記の特定の組成及び組織を有する上記のマグネシウム合金は、例えば、後述する特定の鋳造工程を経て製造できることで、生産性にも優れる。
【００２０】
（２）  上記のマグネシウム合金の一例として、上記化合物の粒子の最大径が２．５μｍ未満である形態が挙げられる。
【００２１】
上記形態は、ＡｌとＭｎとを含む化合物の粒子がある程度存在していても、いずれの粒子も十分に小さい。従って、上記形態は、粗大な化合物粒子を起点とする割れなどが生じ難く、耐衝撃性、強度や耐力、伸びなどの機械的特性、塑性加工性により優れる。
【００２２】
（３）  上記のマグネシウム合金の一例として、上記マグネシウム合金の平均結晶粒径が１０μｍ以下である形態が挙げられる。
【００２３】
上記形態は、結晶自体が微細であるため、粗大な結晶粒を起点とする割れなども生じ難く、耐衝撃性、強度や耐力、伸びなどの機械的特性、塑性加工性により優れる。
【００２４】
（４）  本発明の一態様に係るマグネシウム合金板は、上記（１）〜（３）のいずれか１つに係るマグネシウム合金からなる。
【００２５】
上記のマグネシウム合金の一例である上記のマグネシウム合金板は、上述の特定の組織を有するマグネシウム合金で構成されていることから、耐衝撃性、強度や耐力、伸びといった機械的特性、プレス加工などの塑性加工に対する加工性に優れる上に、生産性にも優れる。このような上記のマグネシウム合金板は、プレス加工などの塑性加工が施される２次加工材（例えば、後述のマグネシウム合金部材など）の素材に好適に利用できる。
【００２６】
（５）  本発明の一態様に係るマグネシウム合金部材は、上記（１）〜（３）のいずれか１つに係るマグネシウム合金からなり、少なくとも一部に塑性加工が施された塑性加工部を有する。
【００２７】
上記のマグネシウム合金の一例である上記のマグネシウム合金部材は、上述の特定の組織を有するマグネシウム合金で構成されていることから、耐衝撃性、強度や耐力、伸びといった機械的特性に優れる上に、生産性にも優れる。また、上記のマグネシウム合金部材は、プレス加工などの塑性加工を施す際に割れなどが生じ難い点からも生産性に優れる。
【００２８】
（６）  本発明の一態様に係るマグネシウム合金の製造方法は、質量％で、Ａｌを１％以上１２％以下、Ｍｎを０．１％以上５％以下含有するマグネシウム合金の溶湯を連続鋳造する工程を備える。この製造方法では、鋳型に接触する直前の上記溶湯の温度を６３０℃以上６９０℃以下とし、上記溶湯の冷却速度を５６０℃／秒以上とする。
【００２９】
上記のマグネシウム合金の製造方法は、Ａｌ及びＭｎを特定の範囲で含有するマグネシウム合金の溶湯を用いることで、強度と耐食性とに優れるマグネシウム合金を製造できる。特に、上記のマグネシウム合金の製造方法では、従来よりも溶湯の温度を低めにして、ＡｌとＭｎとを含む化合物（Ａｌ−Ｍｎ晶出物）を生成し易い温度にしながらも、冷却速度を非常に速くすることで、凝固過程にある材料が６３０℃近傍に保持される時間を短くできる。その結果、上記のマグネシウム合金の製造方法は、合金中にＡｌ−Ｍｎ晶出物を適切な量だけ生成できると共に、Ａｌ−Ｍｎ晶出物の粒子の成長を抑制して、比較的微細なＡｌ−Ｍｎ晶出物の粒子、代表的には平均粒径が１μｍ以下のＡｌ−Ｍｎ晶出物の粒子とすることができる。また、上記のマグネシウム合金の製造方法では、このような微細なＡｌ−Ｍｎ晶出物の粒子を均一的に分散させられる。
【００３０】
ここで、溶湯の温度が高くても、冷却速度が遅いと、Ａｌ−Ｍｎ晶出物の粒子が成長して、例えば、最大径が２．５μｍ以上の粗大粒が偏在する組織となる。この粗大粒が割れなどの起点となり得る。また、Ａｌ及びＭｎが粗大粒に含まれることで、微細粒に必要なＡｌ量及びＭｎ量を確保できず、微細粒を十分に存在させられない結果、微細なＡｌ−Ｍｎ晶出物の分散強化効果を適切に得られないと考えられる。従って、このような粗大なＡｌ−Ｍｎ晶出物が局所的に存在するマグネシウム合金では、耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性の低下を招き得る。これに対して、上記のマグネシウム合金の製造方法は、通常母相のマグネシウム合金よりも高硬度であるＡｌ−Ｍｎ晶出物の粒子の分散強化によって強度や耐力といった機械的特性、耐衝撃性に優れるマグネシウム合金を製造できる。また、上記のマグネシウム合金の製造方法は、Ａｌ−Ｍｎ晶出物の粒子を微細にでき、微細粒が割れなどの起点になり難いことから、伸びなどの靭性、耐衝撃性、塑性加工性にも優れるマグネシウム合金を製造できる。
【００３１】
更に、上記のマグネシウム合金の製造方法は、溶湯の温度が比較的低めであることで、（α’）溶湯の酸化を抑制し易く酸化物による歩留まりの低下を低減できる、（β’）作業性に優れる、（γ’）溶湯の保温に必要なエネルギーを低減できる、（δ’）製造設備の熱劣化を低減できる。加えて、上記のマグネシウム合金の製造方法は、連続鋳造を行うことからマグネシウム合金を量産できる上に、冷却速度を速くして微細な結晶組織にし易いことからも、耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性に優れるマグネシウム合金を製造し易い。これらの点から、上記のマグネシウム合金の製造方法は、耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性に優れるマグネシウム合金を生産性よく製造できるといえる。
【００３２】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態に係るマグネシウム合金、マグネシウム合金板、マグネシウム合金部材、及びマグネシウム合金の製造方法を順に説明する。以下、元素の含有量の単位は、質量％とする。
【００３３】
（マグネシウム合金、マグネシウム合金板、マグネシウム合金部材）
・組成
実施形態のマグネシウム合金は、添加元素として少なくともＡｌとＭｎとの双方を含有する組成とすることを特徴の一つとする。製造過程で特定の大きさのＡｌとＭｎとを含む化合物（Ａｌ−Ｍｎ晶出物）を特定量生成できれば、Ａｌ及びＭｎを含む組成に加えて、後述する第二の添加元素を含むことができる。いずれの組成も、残部はＭｇ及び不可避不純物とし、Ｍｇの含有量を５０％超とする。
【００３４】
Ａｌの含有量は１％以上１２％以下とする。Ａｌをこの範囲で含有することで、特に強度といった機械的特性及び耐食性に優れる。Ａｌの含有量は、上記範囲で多いほど強度や耐食性に優れることから、３％以上、５％以上、５．５％以上、７％以上とすることができる。Ａｌの含有量が８．３％以上９．５％以下であるマグネシウム合金、例えば、ＡＳＴＭ規格のＡＺ９１合金は、Ａｌの含有量が３％程度のマグネシウム合金、例えば、ＡＳＴＭ規格のＡＺ３１合金と比較して機械的特性及び耐食性に更に優れる。一方、Ａｌの含有量は、上記範囲で少ないほど曲げなどの塑性加工を行い易い傾向にあることから、７％以下、更に４％以下とすることができる。強度と加工性とのバランスに優れるＡｌの含有量としては、５．５％以上１２％以下が挙げられる。合金中のＡｌの一部は、代表的にはＡｌとＭｎとを含む化合物、ＡｌとＭｇとを含む化合物といった金属間化合物などの化合物として存在し、他部はＭｇに固溶して存在する。
【００３５】
Ｍｎの含有量は０．１％以上５％以下とする。Ｍｎをこの範囲で含有することで、耐食性に優れる。Ｍｎの含有量は、上記範囲で多いほど耐食性に優れることから、０．１５％以上とすることができる。Ｍｎの含有量は、多いほどＡｌとＭｎとを含む化合物が生成され易くなったり、成長し易くなったりしてＡｌの固溶量が低減したり、粗大な化合物粒子が存在し易くなることから、２％以下、１．５％以下、更に１％以下とすることができる。Ｍｎの含有量が０．２％以上０．５％以下であると、上記化合物の過剰生成や成長を効果的に抑制できると期待される。
【００３６】
第二の添加元素としては、Ｚｎ（亜鉛），Ｃａ（カルシウム），Ｓｉ（ケイ素），Ｂｅ（ベリリウム），Ｓｒ（ストロンチウム），Ｙ（イットリウム），Ａｇ（銀），Ｓｎ（錫），Ｚｒ（ジルコニウム），Ｃｅ（セリウム），Ａｕ（金）及び希土類元素（Ｙ，Ｃｅを除く）から選択された１種以上の元素が挙げられる。具体的な含有量は、Ｚｎは０．２％以上７．０％以下、Ｃａは０．２％以上６．０％以下、Ｓｉは０．２％以上１．０％以下、Ｂｅは０．０００１％以上０．００２％以下、Ｓｒは０．２％以上７．０％以下、Ｙは１．０％以上６．０％以下、Ａｇは０．５％以上３．０％以下、Ｓｎは０．０１％以上２．０％以下、Ｚｒは０．１％以上１．０％以下、Ｃｅは０．０５％以上１．０％以下、希土類元素（Ｙ，Ｃｅを除く）は１．０％以上３．５％以下が挙げられる。
【００３７】
上記第二の添加元素を含有する場合には、列挙した元素群のうち、１種の元素のみを含有する、又は２種以上の元素を組み合わせて含有することができる。第二の添加元素を含有するすると、強度や伸びなどの機械的特性（例えば、Ｚｎ，Ｚｒなど）、高温強度や耐クリープ性（例えば、Ｓｉ、希土類元素、Ａｇなど）、難燃性（例えば、Ｃａなど）などの種々の特性に優れる、結晶の微細化や熱間割れの抑制（例えば、Ｚｒなど）といった効果を奏することができる。第二の添加元素を含有する組成であっても、Ａｌ及びＭｎを上述の特定の範囲で含有し、特に後述の特定の製造条件で製造することで、ＡｌとＭｎとを含む特定の大きさの化合物を特定量含み、かつこれら化合物の粒子が均一的に分散したマグネシウム合金とすることができる。
【００３８】
ＡｌとＭｎとを含むマグネシウム合金のより具体的な組成として、例えば、以下が挙げられる。
・ＡＳＴＭ規格におけるＡＭ系合金（ＡＭ６０合金、ＡＭ１００合金など）
・ＡＳＴＭ規格におけるＡＺ系合金（ＡＺ６１合金、ＡＺ８０合金、ＡＺ８１合金、ＡＺ９１合金など）
【００３９】
ＡＺ系合金は、Ａｌ及びＭｎに加えて、第二の添加元素としてＺｎを０．２％以上１．５％以下含む。ＡＺ系合金は、Ａｌの含有量が多いほど、強度や耐力といった機械的特性、耐食性に優れる傾向にあり、Ａｌの含有量が少ないほど、塑性加工性に優れる傾向にある。
【００４０】
・組織
実施形態のマグネシウム合金は、ＡｌとＭｎとを含む化合物からなり、比較的微細な粒子が均一的に分散した組織を有することを特徴の一つとする。ＡｌとＭｎとを含む化合物は、主として鋳造時に生成される晶出物である。この晶出物は、高硬度であり、一旦生成されると、その後の製造過程で大きさや含有量を変化させることが困難である。そこで、実施形態のマグネシウム合金は、例えば、後述する特定の鋳造条件とすることで、上記化合物（晶出物）の大きさ及び含有量を制御する。
【００４１】
・・化合物の組成
ＡｌとＭｎとを含む化合物は、Ａｌ及びＭｎのみの金属間化合物、Ａｌ及びＭｎに加えて鉄（Ｆｅ）などを更に含む金属間化合物が挙げられる。後者の金属間化合物に含まれるＦｅは、不可避不純物である。これらの化合物の組成は、例えば、エネルギー分散Ｘ線分析法（ＥＤＸ）や、オージェ電子分光法（ＡＥＳ）などによって成分分析を行うことで確認できる。
【００４２】
・・化合物の大きさ
ＡｌとＭｎとを含む化合物は、実施形態のマグネシウム合金のマトリクス中に粒子として存在する。この化合物の粒子の平均粒径は０．３μｍ以上１μｍ以下とする。上記平均粒径がこの範囲であることで、上記化合物の粒子が組織の分散強化材として良好に機能すると共に割れの起点などになり難く、耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性に優れる。上記平均粒径は、０．３μｍ以上０．９μｍ以下、更に０．３５μｍ以上０．８μｍ以下とすることができる。
【００４３】
ＡｌとＭｎとを含む化合物の最大径は２．５μｍ未満が好ましい。２．５μｍ以上の粗大粒が存在しないことで、このような粗大粒を起点とする割れなどが生じ難く、この粗大粒に起因する耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性の低下を抑制できる。また、上記粗大粒が存在することによる微細粒の含有量の低下を抑制でき、微細粒を適切に含むことができる。これらのことから、耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性に優れるマグネシウム合金とすることができる。上記化合物が小さいほど割れなどの起点となる粗大粒が少なく、微細粒が適切に存在する組織となり易いため、上記最大径は２μｍ以下、更に１．５μｍ以下、１．２μｍ以下、更には１μｍ以下が好ましい。上記化合物の平均粒径が上述の範囲で、かつ上記化合物の最大径が２．５μｍ未満、好ましくは２μｍ以下であると、上記化合物の大きさのばらつきが小さく、均一的な大きさといえる。そのため、この形態は、上記化合物の大きさのばらつきに起因する特性のばらつきをも抑制でき、良好な特性を有することができる。
【００４４】
・・化合物の含有量
ＡｌとＭｎとを含む化合物の含有量は、マグネシウム合金の断面をとり、この断面における上記化合物の面積割合で規定し、３．５％以上２５％以下とする。面積割合が３．５％以上であることで、上記化合物がマグネシウム合金中に十分に存在して、上記化合物の粒子による分散強化効果を良好に得られる。面積割合が２５％以下であることで、上記化合物が適切に存在し、上記化合物が過剰に存在することに起因する合金の脆化、Ａｌ固溶量の低下による耐食性の低下などを抑制して、耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性に優れる。
【００４５】
上記面積割合は、以下のように測定する。マグネシウム合金の断面をとり、この断面から以下の観察視野（例えば、１９５μｍ×１９５μｍの正方形状の領域）をとり、この観察視野についてＦＥ−ＥＰＭＡによる組成マッピングを行ってＭｎの濃度分布をとる。そして、観察視野内のＭｎは実質的に全てがＡｌとＭｎとを含む化合物として存在すると推定して、上記観察視野に対するＭｎの面積割合をＡｌとＭｎとを含む化合物の面積割合とみなす。つまり、上記組成マッピングによるＭｎの濃度分布を利用して、上記化合物の面積割合を求める。具体的な算出方法は後述する。
【００４６】
上記観察視野は、マグネシウム合金の表面から内部に向かって、マグネシウム合金の厚さの３０％までの領域を表層領域とし、この表層領域から選択する。観察視野を表層領域から選択する理由は、割れなどが生じる領域や落下などの衝撃を直接受ける領域などは、通常、上記表層領域であると考えられるからである。
【００４７】
上記Ｍｎの濃度分布は、ＦＥ−ＥＰＭＡに利用する電子銃の加速電圧によって変化し、上記加速電圧が大きいほど取得する情報量が多くなり、Ｍｎの濃度（レベル）が大きくなる傾向にある。つまり、上記加速電圧の大小によって、上記面積割合の大小も変化し得る。そこで、上記面積割合の測定にあたり、電子銃の加速電圧は、１５ｋＶ以下とする。
例えば、電子銃の加速電圧を１５ｋＶとして上記断面の観察視野についてＦＥ−ＥＰＭＡによる組成マッピングを行ったときの上記面積割合は、９．５％以上、更に１０％以上２５％以下、１５％以上２４％以下が挙げられる。
例えば、電子銃の加速電圧を５ｋＶとして上記断面の観察視野についてＦＥ−ＥＰＭＡによる組成マッピングを行ったときの上記面積割合は、３．５％以上１５％以下、更に４．０％以上１２％以下、５．０％以上１０％以下が挙げられる。
【００４８】
・・結晶粒径
実施形態のマグネシウム合金の一例として、微細な結晶組織を有する形態が挙げられる。例えば、平均結晶粒径が１０μｍ以下を満たす組織が挙げられる。平均結晶粒径が１０μｍ以下であれば、粗大な結晶粒が実質的に存在せず、粗大な結晶粒に起因する割れをも低減できる。従って、この形態は、耐衝撃性、強度や伸びなどの機械的特性、塑性加工性により優れる。結晶粒が小さいほど、粗大な結晶粒に起因する割れを効果的に低減でき、例えば、平均結晶粒径は６μｍ以下、特に４μｍ以下とすることができる。平均結晶粒径の下限は、例えば、２μｍ、更に１μｍが挙げられる。結晶粒径を微細にするには、鋳造以降に圧延などの塑性加工を行うことが効果的である。即ち、微細な結晶組織を有するマグネシウム合金として、代表的には圧延板、この圧延板をプレス加工したプレス加工材などが挙げられる。その他、鋳造工程での冷却速度を速くしたり（５６０℃／秒以上、更には６００℃／秒以上）、上述の第二の添加元素を含んだりすると、結晶粒径を更に微細にし易いと期待される。
【００４９】
・製造過程から区別した仕様
実施形態のマグネシウム合金の具体的な仕様を製造過程から区別すると、（１）鋳造材、（２）鋳造材に圧延などの塑性加工（１次加工）を施した１次加工材（圧延材など）、（３）１次加工材に各種の処理を施した処理材、例えば、研磨、矯正、歪み取りなどを目的とした熱処理、防食処理（化成処理、陽極酸化処理）、装飾用加工処理（ダイヤカットやヘアラインといった切削加工やエッチング、ショットブラストなど）、塗装処理、（４）１次加工材や上記処理材にプレス加工などの塑性加工（２次加工）を施した２次加工材（実施形態のマグネシウム合金部材）、（５）２次加工材に防食処理、塗装、装飾用加工などの表面処理を施した表面処理材（実施形態のマグネシウム合金部材）などが挙げられる。圧延材などの１次加工材や上記処理材は、上述のように平均結晶粒径が鋳造材よりも小さく、割れなどが生じ難いことから、プレス加工材などの２次加工材の素材に好適に利用できる。１次加工材は、代表的にはその全体に塑性加工が施されており、その全体が塑性加工部といえる。２次加工材は、素材の一部のみに塑性加工が施された塑性加工部を備える形態（例えば、湾曲部などを有するプレス加工材）、素材全体に亘って塑性加工が施された形態（例えば、円筒状に曲げられた加工材など）が挙げられる。
【００５０】
・形状
実施形態のマグネシウム合金の具体的な形状として、例えば、平行な一対の一面及び他面を備える板材（実施形態のマグネシウム合金板）が挙げられる。上記一面及び他面は、平面が代表的であるが、曲げなどの加工を加えることで曲面とすることができる。板材の平面形状は、矩形状が代表的であるが、打ち抜きなどすることで円形、その他の形状とすることができる。板材は、上述の製造過程から区別すると、（１）鋳造材、（２）１次加工材（圧延板など）、（３）処理材、（４）２次加工材、（５）表面処理材のいずれもとり得る。２次加工材の具体的な形状として、例えば、底面部と底面部から立設される側壁部とを備える断面］状の部材（板部分を有する部材）などが挙げられる。
【００５１】
・大きさ
実施形態のマグネシウム合金が板材（実施形態のマグネシウム合金板）や、この板材の少なくとも一部にプレス加工などの塑性加工が施された部材（実施形態のマグネシウム合金部材）である場合、厚さが５ｍｍ以下である形態が挙げられる。板材の厚さとは、上記一面と他面との間の平均距離をいう。板材が圧延などの塑性加工を経た場合には、つまり１次加工材や２次加工材などである場合には、全体に亘って厚さが一様になり易い上に、厚さを更に薄くし易い。例えば、厚さが３ｍｍ以下程度、更に２．５ｍｍ以下である形態が挙げられる。板材の厚さが厚いほど、強度や剛性に優れる。板材の厚さが薄いほど（好ましくは２ｍｍ以下、更に１．５ｍｍ以下、更には１．２ｍｍ以下）、薄型、軽量の１次加工材や２次加工材などとすることができる。板材の厚さの下限は、０．１ｍｍ以上、更に０．３ｍｍ以上が挙げられる。所望の用途に応じて鋳造条件や圧延条件などを調整して、最終的に得られる板材の厚さを選択するとよい。板材や部材の全体に亘って厚さが一様な形態の他、厚さが異なる部分を有する形態（例えば、貫通孔を有する形態、溝又は突起を有する形態など）とすることができる。
【００５２】
・特性
実施形態のマグネシウム合金は、強度、耐力、伸びといった機械的特性に優れる。例えば、実施形態のマグネシウム合金の一例として、引張強さ（室温）が２７０ＭＰａ以上、０．２％耐力（室温）が２００ＭＰａ以上、破断伸び（室温）が５％以上の少なくとも一つ、好ましくは三つ全てを満たす形態が挙げられる。このような形態として、上述の圧延などの塑性加工を経たもの、つまり１次加工材や２次加工材などが挙げられる。組成や製造過程などにもよるが、Ａｌを５％以上含有したり、圧延などの塑性加工を経たりすることで、引張強さが２８０ＭＰａ以上４５０ＭＰａ以下、０．２％耐力が２３０ＭＰａ以上３５０ＭＰａ以下、破断伸びが５％以上１５％以下の少なくとも一つ、好ましくは三つ全てを満たすことができる。
【００５３】
実施形態のマグネシウム合金は、落下などの衝撃を受けた際に凹み難い。例えば、後述する耐衝撃試験を行った場合に凹み量が少なく、０．６３ｍｍ未満を満たす。実施形態のマグネシウム合金が上述の圧延などの塑性加工を経た場合には、つまり１次加工材や２次加工材などである場合には、凹み量が更に少なく０．６ｍｍ以下、更に０．５５ｍｍ以下を満たす。
【００５４】
（マグネシウム合金の製造方法）
実施形態のマグネシウム合金の製造方法は、ＡｌとＭｎとを含む化合物という特定の組成の化合物を特定の大きさとし、かつ特定の量含有する組織を形成するために、特定の鋳造工程を備えることを特徴の一つとする。具体的には、この鋳造工程は、（１）連続鋳造を行う、（２）溶湯の温度を比較的低めにする、（３）溶湯の冷却速度を非常に速くする、という三つの条件を備える。以下、鋳造工程を詳細に説明し、次に鋳造以降の工程を説明する。
【００５５】
・鋳造工程
・・連続鋳造
実施形態のマグネシウム合金の製造方法では、ＡｌとＭｎとを上述の特定の範囲で含む特定の組成のマグネシウム合金の溶湯を準備して、連続鋳造を行う。連続鋳造は、急冷凝固が可能であり、酸化物や偏析などを低減できる上に粗大な晶出物の生成を低減し易く、ＡｌとＭｎとを含む化合物を上述の特定の大きさに制御し易い。具体的な連続鋳造法としては、双ロール法などが挙げられる。双ロール法は、鋳造板の製造に適している。双ロール法は、鋳造板の厚さを薄くしたり（好ましくは５ｍｍ以下）、ロール温度を低くしたり（好ましくは１００℃以下）、ロールの材質を調整したりなどすることで、冷却速度を速められる。
【００５６】
・・溶湯の温度
鋳型に接触する直前の溶湯の温度は６３０℃以上６９０℃以下とする。下限の規定理由は、上記溶湯の温度が６３０℃を下回ると、ＡｌとＭｎとを含む化合物が非常に生成され易くなるからである。上限の規定理由は、６９０℃を上回る温度にすると、溶湯温度が高過ぎて、生産性の低下を招くからである。上記溶湯の温度を上記の範囲とすることで、凝固過程でＡｌとＭｎとを含む化合物を良好に生成でき、適切な量（上述の特定の含有量）にできる。上記化合物を十分に生成するためには、上記溶湯の温度はできるだけ低いことが好ましく、６８５℃以下、更に６８０℃以下、更には６７５℃以下が好ましい。上記溶湯の温度を６３５℃以上、更に６４０℃以上、更には６４５℃以上とすると、上記化合物の過剰生成や粗大化を抑制し易く、上記化合物の含有量や大きさを制御し易い。この点から、生産性を高められると期待される。Ａｌの含有量が少なくなるほど溶解温度が高くなる傾向にあることから、組成に応じて、上述の範囲内で上記溶湯の温度を調整する。
【００５７】
鋳型に接触するまでに溶湯は、溶解炉、移送樋、保持炉などの設備に保持される。これら溶湯を保持する設備における溶湯の温度を均一的にする、つまり６３０℃以上６９０℃以下の範囲から選択される温度とすると、温度制御が行い易い。また、この温度範囲は従来よりも低めであることから、設備の熱損傷を抑制し易く、設備の長寿命化を図ることができる。この点から、生産性の向上、コストの削減などを期待できる。
【００５８】
・・冷却速度
上述の比較的低温の溶湯を５６０℃／秒以上の冷却速度で急冷する。このような急冷を行うことで、凝固過程において、ＡｌとＭｎとを含む化合物が生成され易い温度域である６３０℃近傍の保持時間を十分に短くして、上記化合物の過剰生成や粗大化を効果的に抑制して、比較的微細な上記化合物がある程度存在する組織を良好に形成できる。冷却速度は速いほど好ましく、６００℃／秒以上、更に６２０℃／秒以上、更には６５０℃／秒以上とすることができる。このような急冷凝固を行って得られた鋳造材は、少なくともその表層領域が、上述の特定の大きさを有する上記化合物が均一的に分散した分散強化組織、更には結晶も微細な組織を有する。
【００５９】
冷却速度は、ＤＡＳ（ｄｅｎｄｒｉｔｅ  ａｒｍ  ｓｐａｃｉｎｇ）を用いて算出する。ここで、マグネシウム合金について、α、βを組成に基づく定数、ｄ（μｍ）をＤＡＳ、Ｖ（℃／秒）を冷却速度とするとき、以下の関係式（１）が利用できる。
ｄ＝α×Ｖ−β…関係式（１）
例えば、ＡＳＴＭ規格のＡＺ系合金では、上記関係式（１）におけるα＝３５．５、β＝０．３１であり、冷却速度ＶＡＺは、ＤＡＳをｄＡＺで表し、以下のように表わされる。
ｄＡＺ＝３５．５×ＶＡＺ−０．３１
種々の組成や大きさ（厚さ、幅など）のテストピースを用いて、ＤＡＳと冷却速度との関係を予め求めて、相関データを作成しておき、この相関データを参照して、所望の冷却速度となるように冷却条件を調整すると作業性に優れる。
【００６０】
５６０℃／秒以上の冷却速度を実現する手法として、例えば、以下が挙げられる。（１）鋳型の表面温度を低くする（例えば、１００℃以下、更に８０℃以下）。例えば、水冷などの強制冷却が可能な鋳型とすることで、鋳型の表面温度を低く維持できる。（２）鋳造材の大きさを小さくする。例えば、鋳造板では、厚さを５ｍｍ以下、更に４．５ｍｍ以下、更には４ｍｍ以下とする。（３）冷却能力が高い材料からなる鋳型を用いる。例えば、熱伝導率が高い材料からなる鋳型を利用すれば、放熱性に優れるため冷却速度を速められる。
【００６１】
鋳造工程（冷却工程も含む）は、マグネシウム合金の酸化などを防止するために、不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。
【００６２】
・鋳造以降の工程
・・圧延工程
実施形態のマグネシウム合金を圧延材（代表的には圧延板）とする場合、上述の鋳造材（代表的には鋳造板）に少なくとも１パスの圧延加工を施す。即ち、実施形態のマグネシウム合金の製造方法の一例として、上述の鋳造工程と、連続鋳造によって得られた鋳造材に少なくとも１パスの圧延を施す工程（以下、圧延工程と呼ぶことがある）とを備える形態が挙げられる。少なくとも１パスは、圧延温度を２００℃以上４００℃以下とする温間圧延とすることが好ましい。圧延工程のパス数、１パスあたりの圧下率、総圧下率などは、所望の厚さの圧延板などが得られるように適宜選択できる。上記鋳造材に圧延加工を施すことで、鋳造組織ではなく圧延組織（代表的には再結晶組織）とすることができる。また、圧延を行うことで、（１）平均結晶粒径が２０μｍ以下、更に１０μｍ以下の微細組織が得られ易い、（２）鋳造時の偏析、引け巣、空隙（ポア）といった内部欠陥、表面欠陥などを低減して優れた表面性状が得られる、（３）微細な再結晶組織にすることで強度や耐食性を更に高め易い、といった効果も期待できる。このような圧延工程を経た圧延板は、少なくともその表層領域が、より微細な結晶組織を有し、かつ上述の特定の大きさであって、ＡｌとＭｎとを含む化合物が均一的に分散した分散強化組織を有する。圧延工程後、上述の研磨、矯正、防食処理、塗装、装飾用加工、歪み除去などを目的とした熱処理などの少なくとも一つの付加加工を施す工程を備えることができる。
【００６３】
・・２次加工工程
実施形態のマグネシウム合金を塑性加工部材とする場合、上記圧延板（研磨や矯正などの付加加工が施されていてもよい）の少なくとも一部に塑性加工を施す。即ち、実施形態のマグネシウム合金の製造方法の一例として、上述の鋳造工程と、上述の圧延工程と、この圧延工程を経た素材の少なくとも一部に塑性加工（２次加工）を施す工程とを備える形態が挙げられる。
【００６４】
具体的な塑性加工（２次加工）は、プレス加工（深絞り加工、打ち抜き加工、据え込みなど）、鍛造加工、曲げ加工などが挙げられる。この塑性加工は、加工温度を２００℃以上２８０℃以下とする温間加工とすると、素材（代表的には上記圧延板）の塑性加工性を高めて精度よく塑性加工（２次加工）が行えて好ましい。また、温間加工とすると、素材の組織が粗大な再結晶組織となることを低減して機械的特性や耐食性の劣化を低減できる。塑性加工（２次加工）は、素材の一部のみに施すこともできるし、全体に施すこともできる。２次加工工程後、上述の研磨、防食処理、塗装、装飾用加工、歪み除去などを目的とした熱処理などの少なくとも一つの付加加工を施す工程を備えることができる。
【００６５】
以下、試験例を挙げて、実施形態のマグネシウム合金、及びその製造方法をより具体的に説明する。
【００６６】
［試験例１］
表１に示す種々の組成のマグネシウム合金を用いて、種々の条件でマグネシウム合金板、及びこのマグネシウム合金板にプレス加工を施してプレス加工材を作製し、得られたマグネシウム合金板の組織観察、引張試験（常温）、耐衝撃試験（常温）、プレス加工性の良否確認、生産性の良否判定を行った。
【００６７】
各元素の含有量は質量割合（質量％）を示す。
・  表１に示すＡＺ９１とは、ＡＳＴＭ規格のＡＺ９１合金相当のＡｌ，Ｍｎ，Ｚｎを含むマグネシウム合金である。ここでは、Ａｌを９．１％、Ｍｎを０．１６％、Ｚｎを０．７２％含む。
・  表１に示すＡＺＸ９１１とは、ＡＳＴＭ規格のＡＺ９１合金相当のＡｌ，Ｍｎ，Ｚｎを含み、更にＣａとを含むマグネシウム合金である。ここでは、Ａｌを９．０％、Ｍｎを０．１６％、Ｚｎを０．７４％、Ｃａを１．０％含む。
・  表１に示すＡＺ６１とは、ＡＳＴＭ規格のＡＺ６１合金相当のＡｌ，Ｍｎ，Ｚｎを含むマグネシウム合金である。ここでは、Ａｌを６．１％、Ｍｎを０．２２％、Ｚｎを０．７０％含む。
・  表１に示すＡＭ６０とは、ＡＳＴＭ規格のＡＭ６０合金相当のＡｌ，Ｍｎを含むマグネシウム合金である。ここでは、Ａｌを６．２％、Ｍｎを０．２０％含む。
【００６８】
ここでは、双ロール連続鋳造→圧延→プレス加工、という製造工程を経て、鋳造板（マグネシウム合金板）、圧延板（マグネシウム合金板）、プレス加工材（マグネシウム合金部材）を作製した。具体的には、表１に示す種々の組成のマグネシウム合金のインゴットを不活性雰囲気中で溶解して溶湯を用意する。溶湯における鋳型に接触する直前の温度（以下、湯温と呼ぶ。℃）を表１に示す。ここでは、溶解炉と、溶湯を保持する保持炉と、保持炉から鋳型（一対のロール）に移送する移送部とを備える設備を利用し、移送部内の溶湯の温度を上記「湯温」とする。移送部の溶湯の温度は、設備の設定温度とする。この溶湯を鋳型（ロール）に接触させて凝固し、厚さ５．０ｍｍの鋳造板を作製する。
【００６９】
鋳造工程における冷却速度（℃／秒）を表１に示す。試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５、Ｎｏ．１−１０１、Ｎｏ．１−２０１は、ロール温度、ロール周速、鋳造速度などを調整することで、冷却速度を変化させた。試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５、Ｎｏ．１−１０１は、水冷鋳型を用いて、ロール温度が１００℃以下となるようにロールを冷却しながら鋳造を行う。
【００７０】
得られた各鋳造板に複数パスの温間圧延を施して、厚さ０．７ｍｍの圧延板を作製する。温間圧延の条件は、圧延温度を２００℃以上４００℃以下、１パスあたりの圧下率を５％以上２０％以下、総圧下率を８６％とする。
【００７１】
得られた各圧延板を２００ｍｍ×３０ｍｍに切断して、プレス用素材とし、この素材にプレス加工（角絞り加工）を施して、天板部と、天板部から延びる脚部とを備える断面［状のプレス加工材を作製する。プレス条件は、加熱温度を２５０℃、天板部と脚部とをつなぐ角Ｒを２ｍｍとする。
【００７２】
なお、上述の連続鋳造後の鋳造板に、組成を均質化するための熱処理（溶体化処理）や時効処理などを施したり、圧延途中に中間熱処理を施したり、最終の圧延後に最終熱処理を施したりすることができる。また、圧延板に矯正を施して平坦度を向上したり、研磨を施して表面をより平滑にしたりすることができる。
【００７３】
・組織観察
得られた各試料の圧延板について、以下のように金属組織を観察した。圧延板の厚さ方向に平行な面で切断して断面（縦断面）をとる。この断面は、市販のクロスセクションポリッシャ（ＣＰ）加工装置を用いて行ったＣＰ断面とする。このＣＰ断面について、表面から厚さ方向に板厚の３０％までの領域を表層領域とし（ここでは０．７ｍｍ×０．３＝０．２１ｍｍ）、表層領域から任意に観察視野をとる。図１の上図は、試料Ｎｏ．１−１の圧延板について、選択した観察視野をＳＥＭで観察した二次電子像を示し、下図はこの二次電子像を二値化した二値化像を示す。図２は、選択した観察視野をＳＥＭで観察した反射電子像を示す。
【００７４】
図１の上図に示すように微細な結晶組織中に多数の大小の粒が分散して存在することが分かる。具体的には、薄灰色で示される比較的大きい粒（最大長さが０．１μｍ〜１μｍ程度）と、白色で示される比較的小さい粒とが存在することが分かる。これらの粒の成分分析を行ったところ、比較的大きな粒（薄灰色）は、ＡｌとＭｇとを含む化合物（β相、主として析出物）であり、β相よりも小さい粒（白色）は、ＡｌとＭｎとを含む化合物（Ａｌ−Ｍｎ晶出物）である。白い粒の存在状態を把握し易いように、図１の下図に示すようにコントラストを変換したところ、白い粒が結晶組織中に均一的に分散して存在することが分かる。また、白い粒はβ相よりも小さく、かつβ相よりも量が少ないものの、ある程度存在することが分かる。この点は、図２からも把握できる。図２に示すＳＥＭの反射電子像でも、薄灰色の粒と白色の粒とが存在すること、白い粒が薄灰色の粒よりも小さく、薄灰色の粒よりも量が少ないものの、ある程度存在することが分かる。これらのことから、試料Ｎｏ．１−１の圧延板は、ＡｌとＭｎとを含む化合物（Ａｌ−Ｍｎ晶出物）が比較的小さく、かつ比較的少ないものの、ある程度の量存在すること、また均一的に分散していることが分かる。試料Ｎｏ．１−２〜Ｎｏ．１−５の圧延板も、試料Ｎｏ．１−１の圧延板と同様な組織、即ち、微細な結晶組織であって、比較的小さなＡｌ−Ｍｎ晶出物がある程度の量存在し、かつ均一的に分散した組織である。
【００７５】
試料Ｎｏ．１−１０１の圧延板は、ＡｌとＭｎとを含む化合物（Ａｌ−Ｍｎ晶出物）が非常に少ない。試料Ｎｏ．１−２０１の圧延板は、ＡｌとＭｎとを含む化合物が非常に少ないものの、粗大な粒子が存在している。
【００７６】
得られた各試料の圧延板に対して光学顕微鏡の観察像を用いて、平均結晶粒径を測定した。その結果を表１に示す。平均結晶粒径の測定は、「鋼−結晶粒度の顕微鏡試験方法  ＪＩＳ  Ｇ  ０５５１（２００５）、直線試験線による切断法」に基づいて行った。観察像に、圧延板の厚さ方向に平行に直線を引き、結晶粒においてこの直線を切断する線分を粒径として調べたところ、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５の圧延板の平均結晶粒径は１０μｍ以下である。このことから、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５の圧延板はいずれも、結晶粒が微細であることが分かる。
【００７７】
得られた各試料の圧延板について、ＳＥＭ像（二次電子像を変換した二値化像）から上述の白い粒をＡｌとＭｎとを含む化合物（Ａｌ−Ｍｎ晶出物）として抽出し、抽出したＡｌ−Ｍｎ晶出物の粒子の平均粒径（μｍ）、最大径（μｍ）を調べた。その結果を表１に示す。Ａｌ−Ｍｎ晶出物の粒径は、抽出した粒子の面積相当円の直径とし、観察視野（ここでは上述の表層領域から選択した１９５μｍ×１９５μｍの正方形の領域）に存在する全ての粒子の直径の平均をＡｌ−Ｍｎ晶出物の平均粒径とする。また、上記全ての粒子の直径のうち、最も大きな値をＡｌ−Ｍｎ晶出物の最大径とする。
【００７８】
得られた各試料の圧延板について、上述のＣＰ断面から選択した観察視野について、ＦＥ−ＥＰＭＡによる組成マッピングを作成し、Ｍｎの濃度分布を調べた。ここでは、電子銃の加速電圧が異なる二つの条件でＭｎの濃度を分析した。条件を以下に示す。
（１）  電子銃の加速電圧：１５ｋＶ、照射電流：１００ｎＡ、計測時間：５０ｍｓ、測定元素：Ｍｎ（ＬｉＦＨ）、測定領域：１９５μｍ×１９５μｍの正方形の領域
（２）  電子銃の加速電圧：５ｋＶ、照射電流：１００ｎＡ、計測時間：５００ｍｓ、測定元素：Ｍｎ（ＴＡＰＨ）、測定領域：２４μｍ×２４μｍの正方形の領域
なお、加速電圧が小さい条件（２）は、条件（１）よりも測定領域を小さくしたが、条件（２）の測定領域を条件（１）と同様な大きさとした場合でも、測定結果（Ｍｎの濃度分布）に大きさな差異が生じないことを確認している。
【００７９】
図３は、試料Ｎｏ．１−１の圧延板について、加速電圧を１５ｋＶとした条件（１）を用いた場合のＦＥ−ＥＰＭＡによるＭｎの組成マッピングである。図３の右にカラースケールを示す。この組成マッピングは、Ｍｎの濃淡を白〜桃色〜赤〜橙〜黄〜緑〜水色〜青〜黒の色別で表わし、白に近い色であるほど、Ｍｎの濃度が高いことを意味し、黒に近い色であるほど、Ｍｎの濃度が低いことを示す。図３では、Ｍｎの最高濃度を示す地点のＭｎのＬｅｖｅｌを１３５とし、Ｍｎを含まない地点のＭｎのＬｅｖｅｌを０とし、各地点のＭｎの濃度を最高濃度つまりＬｅｖｅｌ：１３５に対する相対値で表わす。そして、各Ｌｅｖｅｌの存在割合を面積割合（Ａｒｅａ  ％）で示す。図３の組成マッピングに示すように、黒の背景中に赤色〜青色が粒状に固まった領域が多数存在することが分かる。そして、図３の組成マッピングに示す赤色〜青色の粒状の領域の存在位置と、同じ観察視野におけるＳＥＭ像（反射電子像）に示す白い粒（図２参照）の存在位置とを比較参照すれば、組成マッピングに示す赤色〜青色の粒状の領域は、ＡｌとＭｎとを含む化合物（Ａｌ−Ｍｎ晶出物）に含まれるといえる。このことから、試料Ｎｏ．１−１の圧延板におけるＭｎはＡｌ−Ｍｎ晶出物として存在する、と考えられる。そこで、ここでは、Ｍｎは全てＡｌとの化合物として存在するとして扱う。
【００８０】
図４は、図３に示すＭｎの組成マッピング（１５ｋＶ）を用いて作成したＭｎの各Ｌｅｖｅｌ（Ｍｎカウント数）の頻度及び累積頻度を示すグラフである。図４のグラフにおいて横軸は、ＭｎのＬｅｖｅｌ（０〜１３５。図４では１１０まで表示）を示し、左縦軸は、Ｍｎの各Ｌｅｖｅｌの頻度、右縦軸は、Ｍｎの各Ｌｅｖｅｌの累積頻度（％）を示す。累積頻度は、Ｍｎの各Ｌｅｖｅｌの面積割合（Ａｒｅａ  ％）に等価といえる。ここで、ＭｎのＬｅｖｅｌの平均ＳＬｅｖｅｌをとったところ、ＳＬｅｖｅｌ≒１０であり、全体的にＭｎの濃度が非常に低いことが分かる。従って、ＭｎのＬｅｖｅｌが平均ＳＬｅｖｅｌ程度である領域は、ノイズとして扱うことでＭｎをより適切に抽出できると考えられる。ひいては、ＡｌとＭｎとを含む化合物（Ａｌ−Ｍｎ晶出物）をより適切に抽出できるといえる。そこで、ここでは、ＭｎのＬｅｖｅｌの標準偏差σＬｅｖｅｌを求めて、平均ＳＬｅｖｅｌ＋３σＬｅｖｅｌを閾値とし、ＭｎのＬｅｖｅｌが平均ＳＬｅｖｅｌ＋３σＬｅｖｅｌ以上の領域をＡｌ−Ｍｎ晶出物として扱う。そして、平均ＳＬｅｖｅｌ＋３σＬｅｖｅｌ（ここでは１１．３）以上の累積頻度（％）をＡｌ−Ｍｎ晶出物の面積割合（％、１５ｋＶ）として扱う。その結果を表１に示す。
【００８１】
図５の左図は、試料Ｎｏ．１−１の圧延板について、加速電圧を５ｋＶとした条件（２）を用いた場合のＦＥ−ＥＰＭＡによるＭｎの組成マッピングであり、右図は、同じ観察視野におけるＳＥＭ像（反射電子像）を示す。この図５の組成マッピングも、図３と同様にＭｎの濃度を色別で示す。図５の組成マッピングでは、Ｍｎの最高濃度を示す地点のＭｎのＬｅｖｅｌを５５とし、Ｍｎを含まない地点のＭｎのＬｅｖｅｌを０とし、各Ｌｅｖｅｌの存在割合を面積割合（Ａｒｅａ  ％）で示す。なお、図５の左図に示す組成マッピングでは、電子銃の照射エネルギーが条件（１）よりも小さいことで、採取されるＭｎの情報量が条件（１）の場合よりも少ないことから、Ｍｎの最高Ｌｅｖｅｌが５５と小さいが、図５の左図に示すようにＭｎの濃淡が把握できること、図３の組成マッピングと同様に赤色〜青色が粒状に固まって存在していることが分かる。また、図５の左図の組成マッピングに示す赤色〜青色の粒状の領域の存在位置と、図５の右図のＳＥＭ像（反射電子像）に示す白い粒の存在位置とを比較参照すれば、この組成マッピングに示す赤色〜青色の粒状の領域は、ＡｌとＭｎとを含む化合物（Ａｌ−Ｍｎ晶出物）であるといえる。
【００８２】
図６は、図５の左図に示すＭｎの組成マッピング（５ｋＶ）を用いて作成したＭｎの各Ｌｅｖｅｌ（Ｍｎカウント数）の頻度及び累積頻度を示すグラフである。図６のグラフにおいて横軸は、図４のグラフと同様にＭｎのＬｅｖｅｌ（０〜５５。図６では５０まで表示）を示し、左縦軸は、Ｍｎの各Ｌｅｖｅｌの頻度、右縦軸は、Ｍｎの各Ｌｅｖｅｌの累積頻度（％）を示す。ここでも、ＭｎのＬｅｖｅｌの平均ＳＬｅｖｅｌ及び標準偏差σＬｅｖｅｌを求め、平均ＳＬｅｖｅｌ＋３σＬｅｖｅｌを閾値とし、平均ＳＬｅｖｅｌ＋３σＬｅｖｅｌ（ここでは１２）以上の累積頻度（％）をＡｌとＭｎとを含む化合物（Ａｌ−Ｍｎ晶出物）の面積割合（％、５ｋＶ）として求めた。その結果を表１に示す。
【００８３】
試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５のプレス加工材において、曲げなどが実質的に与えられてない天板部について、圧延板と同様に金属組織を観察したところ、圧延板と同程度に微細な結晶組織を有し、ＡｌとＭｎとを含む化合物（Ａｌ−Ｍｎ晶出物）が分散した組織を有していた。また、この天板部の平均結晶粒径、上記化合物の平均粒径、最大径、面積割合は、圧延板と同程度の値であり、実質的に圧延板の組織を有しているといえる。
【００８４】
試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５の鋳造板について、圧延板と同様に金属組織を観察したところ、圧延板よりも結晶粒が大きいものの微細な結晶組織を有していた。試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５の鋳造板も、少なくともその表層領域は、ＡｌとＭｎとを含む化合物が均一的に分散した組織を有していた。上記化合物の平均粒径、最大径、面積割合（１５ｋＶ，５ｋＶ）を調べたところ、圧延板と同程度の値であった。このことから、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５の圧延板に存在する上記化合物は、鋳造板における上記化合物を実質的に維持している、といえる。
【００８５】
・引張試験（常温、２０℃程度）
得られた各試料の圧延板（厚さ：０．７ｍｍ）からＪＩＳ  １３Ｂ号の板状試験片（ＪＩＳ  Ｚ  ２２０１（１９９８））を作製して、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１（１９９８）の金属材料引張試験方法に基づいて引張試験（標点距離ＧＬ＝５０ｍｍ）を行った。ここでは、引張強さ（ＭＰａ）、０．２％耐力（ＭＰａ）、破断伸び（％）を測定した（評価数：いずれもｎ＝１）。その結果を表２に示す。
【００８６】
・耐衝撃試験（室温、２０℃程度）
得られた各試料の圧延板（厚さ：０．７ｍｍ）から３０ｍｍ×３０ｍｍの板片を切り出し、この切り出した板片を試験片とする。この試験では、図７に示すように、水平な面に直径ｄ＝２０ｍｍの円穴２１を有する支持台２０を用意した。円穴２１の深さは後述の円柱棒１０が十分に挿入可能な大きさとした。この円穴２１を塞ぐように試験片１を配置し、この状態で、試験片１から高さ２００ｍｍの地点に、重量１００ｇ、先端ｒ＝５ｍｍ、セラミックス製の円柱棒１０を、その中心軸と、円穴２１の中心軸とが同軸となるように配置した。そして、試験片１に向けて、上記配置地点（高さ２００ｍｍ）から円柱棒１０を自由落下させた後、試験片１の凹み量を測定する。凹み量（ｍｍ）は、試験片１の対向する両辺を結ぶ直線をとり、この直線から最も凹んだ部分までの距離を、ポイントマイクロメータを用いて測定した。その結果を表２に示す。
【００８７】
・加工性
得られた各試料のプレス加工材（角絞り材）において角Ｒ部分の割れの有無を目視にて確認し、割れが無い場合をＧｏｏｄ、割れが有る場合をＢａｄと評価した。その結果を表２に示す。
【００８８】
・生産性
鋳造工程において、溶湯温度が６９０℃以下の場合を生産性が良いと判定する。
【００８９】
【表１】
0006465338.tif 000002
【００９０】
【表２】
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【００９１】
表１に示すように、ＡｌとＭｎとを含む化合物の粒子の平均粒径が０．３μｍ以上１μｍ以下であり、上記化合物の粒子の面積割合がＦＥ−ＥＰＭＡの分析において３．５％以上２５％以下である試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５はいずれも、上記化合物が非常に少ない試料Ｎｏ．１−１０１と同程度の強度、耐力、伸び、及び塑性加工性を有しており、組成によらず、高強度及び高靭性で塑性加工性にも優れることが分かる。この試験では試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５はいずれも、引張強さが３００ＭＰａ以上、０．２％耐力が２３０ＭＰａ以上、破断伸びが６％超である。このような試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５はいずれも、角絞り加工といったプレス加工を行った場合に割れやクラックが生じ難いことが分かる。更に、試料Ｎｏ．１−１０１と比較して上記化合物の粒子の面積割合が大きい試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５はいずれも、凹み量が０．５ｍｍ以下であり、試料Ｎｏ．１−１０１よりも耐衝撃性に優れる。試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５がこのように耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性に優れる理由の一つとして、上記化合物がある程度存在していても比較的微細であったことから、１．分散強化効果を良好に得られたため、２．上記化合物が割れなどの起点になり難かったためと考えられる。
【００９２】
更に、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５について以下のことが分かる。
上記化合物の最大径が１．２μｍ以下である。このことから、上記化合物を起点とする割れなどをより効果的に抑制できたと考えられる。
結晶も微細であり、平均結晶粒径が１０μｍ以下である。このことから、粗大な結晶粒を起点とする割れなどを効果的に抑制できたことからも、耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性に優れると考えられる。
連続鋳造にあたり、溶湯の温度が低めであることで、設備の熱劣化を抑制できる。このことから、生産性にも優れるといえる。
【００９３】
更に、この試験から、ＦＥ−ＥＰＭＡの分析にあたり、電子銃の加速電圧を５ｋＶとした場合、１５ｋＶとした場合のいずれも、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５は、試料Ｎｏ．１−１０１，１−２０１と比較して面積割合が高く、ＡｌとＭｎとを含む化合物が十分に存在することが分かる。
この試験では５ｋＶとした場合、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５の面積割合は５％以上であり、３．５％未満である試料Ｎｏ．１−１０１，１−２０１よりも高い。
この試験では１５ｋＶとした場合、試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５の面積割合は１０％以上であり、９．４％以下である試料Ｎｏ．１−１０１，１−２０１よりも高い。
【００９４】
そして、このような耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性、更には生産性にも優れるマグネシウム合金は、上述のように鋳型に接触する直前の溶湯の温度を６３０℃以上６９０℃以下と比較的低めにし、かつ溶湯の冷却速度を５６０℃／秒以上の急冷とすることで製造できることが分かる。また、この試験から、溶湯の温度や冷却速度を上述の範囲内で調整することで、組成を変えても、ＡｌとＭｎとを含む化合物が上述の特定量及び特定の平均粒径を満たせば、耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性を有するマグネシウム合金を生産性よく製造できることが分かる。
【００９５】
一方、溶湯の温度を非常に高くしていても、冷却速度が５５０℃／秒未満と遅い試料Ｎｏ．１−２０１は、試料Ｎｏ．１−１と比較してＡｌとＭｎとを含む化合物が少ないものの、粗大な粒子（ここでは２．５μｍ以上）が存在することが分かる。また、この試料Ｎｏ．１−２０１は、同じ組成の試料Ｎｏ．１−１と比較して耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性に劣ることが分かる。このような結果となった理由として、凝固時に上記化合物が生成や成長し易い温度域である６３０℃近傍に保持される時間が長くなったため、と考えられる。また、成長してできた粗大な上記化合物の粒子が割れなどの起点となったり、微細な化合物による分散強化効果が不十分であったりすることで、耐衝撃性、機械的特性、塑性加工性を低下させたと考えられる。
【００９６】
他方、試料Ｎｏ．１−１０１は、溶湯の温度を高くし、かつ冷却速度を速めたことで、ＡｌとＭｎとを含む化合物が非常に少なくなっていることが分かる。また、試料Ｎｏ．１−１０１は、同じ組成の試料Ｎｏ．１−１と比較して特に耐衝撃性に劣る。この理由は、微細な化合物による分散強化が不十分であったためと考えられる。
【００９７】
試料Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−５のプレス加工材について、天板部から上述の圧延板と同様の試験片を作製して、圧延板と同様に引張試験（室温）、耐衝撃試験（室温）を行ったところ、圧延板と概ね同程度の結果となった。即ち、プレス加工材も、耐衝撃性、機械的特性に優れていた。このような理由の一つとして、プレス加工材の少なくとも一部が圧延板の組織を実質的に維持している、即ち、微細な結晶組織を有し、かつ特定の大きさのＡｌとＭｎとを含む化合物が均一的に分散した組織を有しているためと考えられる。
【００９８】
なお、本発明は、上述した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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。例えば、上述の試験例において、組成（添加元素の種類、含有量）、マグネシウム合金板の形状、大きさ（厚さ、長さ、幅など）、製造条件（鋳造条件では鋳型の仕様、鋳型の温度、湯温、冷却速度、鋳造板の厚さなど）などを適宜変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明のマグネシウム合金及びマグネシウム合金板は、例えば、プレス加工、曲げ、鍛造などの種々の塑性加工が施される塑性加工部材（マグネシウム合金部材）の素材に好適に利用できる。特に、このマグネシウム合金板は、軽量や薄型、高強度、制振性などの特性が望まれる部材、例えば、各種の電子・電気機器類（パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、タブレット型ＰＣ、スマートフォンや折り畳み式携帯電話などの携帯電話、デジタルカメラなど）の筐体、カバーなどの外装部材、自動車や航空機といった輸送機器の構成部材、骨格部材、カバン、種々の保護ケースなどの素材に好適に利用できる。本発明のマグネシウム合金及びマグネシウム合金部材は、例えば、上記筐体などの外装部材、上記輸送機器の構成部材、骨格部材、カバン、保護ケースなどに好適に利用できる。本発明のマグネシウム合金の製造方法は、上記マグネシウム合金板や上記マグネシウム合金部材といったマグネシウム合金の製造に好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１００】
１  試験片  １０  円柱棒  ２０  支持台  ２１  円穴
【図１】
0006465338.tif 000004
【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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