(57)【要約】      （修正有）【課題】圧縮特性に優れたマグネシウム合金押出材及びその製造方法を提供する。【解決手段】マグネシウム合金を押出加工して成るマグネシウム合金押出材である。結晶粒の（０００１）面がランダムに配向しており、結晶粒の結晶方位の傾きを示すシュミット因子の平均値が０．２以上で、且つシュミット因子の値が０〜０．２である上記結晶粒の存在割合が５５％以下である。圧縮耐力／引張耐力が０．７〜１．２である。マグネシウム合金がＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金であり、３〜１０質量％のＡｌ、０．１〜１．５質量％のＺｎ、その他不純物合計１質量％、残部Ｍｇから成る組成を有する。マグネシウム合金を１５０〜４００℃で押出加工し、結晶粒の結晶方位を制御するマグネシウム合金押出材の製造方法である。【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押出加工して成るマグネシウム合金押出材において、
結晶粒の（０００１）面がランダムに配向しており、上記結晶粒の結晶方位の傾きを示すシュミット因子の平均値が０．２以上で、且つシュミット因子の値が０〜０．２である上記結晶粒の存在割合が５５％以下であることを特徴とするマグネシウム合金押出材。
【請求項２】
上記マグネシウム合金の平均結晶粒径が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のマグネシウム合金押出材。
【請求項３】
圧縮耐力／引張耐力が０．７〜１．２であることを特徴とする請求項１又は２に記載のマグネシウム合金押出材。
【請求項４】
上記押出加工の後に更に冷間加工を施され、高強度化されて成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載のマグネシウム合金押出材。
【請求項５】
上記押出加工の後に更に熱処理を施され、高強度化されて成ることを特徴とする請求項１〜４３いずれか１つの項に記載のマグネシウム合金押出材。
【請求項６】
上記マグネシウム合金がＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金であり、３〜１０質量％のＡｌ、０．１〜１．５質量％のＺｎ、その他不純物合計１質量％以下、残部Ｍｇから成る組成を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載のマグネシウム合金押出材。
【請求項７】
上記マグネシウム合金がＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金であり、３〜１０質量％のＡｌ、０．１〜１．５質量％のＺｎ、０．０５〜１．０質量％のＣａ、０．０５〜１．０質量％のミッシュメタル、その他不純物合計１質量％以下、残部Ｍｇから成る組成を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載のマグネシウム合金押出材。
【請求項８】
上記マグネシウム合金がＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金であり、３〜１０質量％のＡｌ、０．１〜１．５質量％のＺｎ、０．０５〜１．０質量％のＣａ、０．０５〜１．０質量％のＬａ、その他不純物合計１質量％以下、残部Ｍｇから成る組成を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載のマグネシウム合金押出材。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つの項に記載のマグネシウム合金押出材を製造するに当たり、
上記マグネシウム合金を１５０〜４００℃で押出加工し、上記結晶粒の結晶方位を制御することを特徴とするマグネシウム合金押出材の製造方法。
【請求項１０】
上記マグネシウム合金を２００〜３５０℃で押出加工し、上記結晶粒の結晶方位を制御することを特徴とする請求項９に記載のマグネシウム合金押出材の製造方法。
【請求項１１】
上記押出加工を押出比４０以上で行うことを特徴とする請求項９又は１０に記載のマグネシウム合金押出材の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜８のいずれか１つの項に記載のマグネシウム合金押出材を用いて成ることを特徴とする車体部品。
【請求項１３】
請求項１〜８のいずれか１つの項に記載のマグネシウム合金押出材を用いて成ることを特徴とする足回り部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシウム合金押出材に係り、更に詳細には、圧縮特性に優れたマグネシウム合金押出材及びその製造方法に関する。
本発明のマグネシウム合金押出材及びその製造方法は、車輌その他の物品の構造用材料、自動車部品や機械部品等に好適に適用される。
【背景技術】
【０００２】
近年、材料の軽量化へのニーズが高まっており、実用されている合金中で最も密度の小さいマグネシウム合金が注目されている。具体的には、Ｍｇ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系などのマグネシウム合金押出材は、軽量でしかも適度の強度を有していることから、各種構造用材料として利用されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【特許文献１】特開昭６２−２１８５２７号公報
【特許文献２】特開平６−２３４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、かかる従来のマグネシウム合金押出材は、一般的に圧縮強度が引張強度と比較して小さいため、設計自由度が低いという問題を呈している。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧縮特性に優れたマグネシウム合金押出材及びそ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】
【０００５】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、マグネシウム合金の結晶方位に着目し、結晶粒の底面がランダムに配向した組織を形成させることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明のマグネシウム合金押出材は、マグネシウム合金を押出加工して成るマグネシウム合金押出材において、
結晶粒の（０００１）面がランダムに配向しており、上記結晶粒の結晶方位の傾きを示すシュミット因子の平均値が０．２以上で、且つシュミット因子の値が０〜０．２である上記結晶粒の存在割合が５５％以下であることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のマグネシウム合金押出材の好適形態は、上記マグネシウム合金がＭｇ−Ａｌ−Ｚｎ系合金であり、３〜１０質量％のＡｌ、０．１〜１．５質量％のＺｎ、その他不純物合計１質量％、残部Ｍｇから成る組成を有することを特徴とする。
【０００８】
一方、本発明のマグネシウム合金押出材の製造方法は、上述如きマグネシウム合金押出材を製造するに当たり、
上記マグネシウム合金を１５０〜４００℃で押出加工し、上記結晶粒の結晶方位を制御することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の車体部品は、上述の如きマグネシウム合金押出材を用いて成ることを特徴とする。
更に、本発明の足回り部品は、上述の如きマグネシウム合金押出材を用いて成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、結晶粒の底面がランダムに配向した組織を形成させることとしたため、圧縮特性に優れたマグネシウム合金押出材及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のマグネシウム合金押出材につき詳細に説明する。
上述の如く、本発明のマグネシウム合金押出材は、マグネシウム合金を押出加工して成るマグネシウム合金押出材である。結晶粒の（０００１）面、即ち底面がランダムに配向しており、これら結晶粒の結晶方位の傾きを示すシュミット因子の平均値が０．２以上で、且つシュミット因子の値が０〜０．２である結晶粒の存在割合が５５％以下である。
【００１２】
ここで、金属結晶の組成変形は、主としてすべり変形により進行することが知られており、すべり変形が起きるために必要な臨界せん断応力τは、次式（１）
τ＝σｃｏｓφｃｏｓλ…（１）
（式中のφはすべり面の法線と引張軸とのなす角度、λはすべり方向と引張軸とのなす角度を示す。）で表される。
【００１３】
本発明において、シュミット因子とは（１）式におけるｃｏｓφｃｏｓλを示している。
各すべり系におけるせん断応力の値はシュミット因子の値によって変化し、外力が加わった場合、シュミット因子が最大のすべり系が最初に動き出す。即ち、このシュミット因子の値は結晶の傾きを示すパラメータであり、シュミット因子の偏りが大きいほど異方性の強い材料と言い得る。
【００１４】
以下に、本発明におけるシュミット因子の限定理由について説明する。
本発明において、シュミット因子の平均値が０．２より小さい場合、結晶粒の底面が押出方向に対して平行に集積していることを示している。
また、シュミット因子が０〜０．２を示す結晶粒の存在割合が５５％よりも大きい場合、結晶粒の底面が押出方向に対して平行に集積していることを示している。
【００１５】
即ち、本発明のマグネシウム合金押出材の如く、シュミット因子の平均値が０．２以上で、且つシュミット因子が０〜０．２を示す結晶粒の存在割合が５５％以下であるとき、金属結晶粒の結晶方位はランダム化していると言え、圧縮強度も引張強度と同等まで強度が向上する。
【００１６】
また、本発明のマグネシウム合金押出材において、平均結晶粒径が５０μｍ以下であるのが好ましいのは、これにより優れた強度が得られるからである。
平均結晶粒径が５０μｍを超えると、結晶粒が粗大化して強度が低下することがある。以上のことから、強度を考慮して、この結晶粒径は５０μｍ以下とすることが好ましいが、更に２０μｍ以下とすることが望ましい。
【００１７】
本発明のマグネシウム合金押出材に用いるマグネシウム合金は、Ａｌ：３〜１０質量％、Ｚｎ：０．１〜１．０質量％、Ｃａ０．０５〜１．０質量％、ミッシュメタル：０．０５〜１．０質量％、Ｌａ：０．０５〜１．０質量％を含有することが好ましい。
以下、この組成の限定理由について説明する。
【００１８】
Ａｌ：３〜１０質量％
Ａｌ（アルミニウム）は、合金の強化に寄与し機械的性質を向上させるが、過剰であると押出圧力が上昇して押出性が悪化する傾向があり、過少であると強度が低下する傾向がある。これらの事情を考慮し、Ａｌは３〜１０質量％とした。
【００１９】
Ｚｎ：０．１〜１．５質量％
Ｚｎ（亜鉛）は、固溶強化によって耐力、伸びを向上させるとともに、時効硬化を誘起し熱処理の硬化を大きくする元素である。
亜鉛の含有量が増加するに従って室温での引張強さや耐力は大きくなるが、Ｚｎの含有量が過剰であると靱性及び強度が低下する傾向がある。これらの事情を考慮し、Ｚｎは０．１〜１．５質量％とした。
【００２０】
Ｃａ：０．０５〜１．０質量％
Ｃａ（カルシウム）は、難燃性の向上に寄与するが、過剰であると晶出物を形成して靱性を低下させる傾向があり、過少であるとその効果は小さい。これらの事情を考慮し、Ｃａは０．０５〜１．０質量％とした。
【００２１】
ミッシュメタル：０．０５〜１．０質量％
ミッシュメタルの主成分はセリウム（Ｃｅ）であり、固溶強化により強度の向上に寄与するが、過剰であると晶出物を形成して靱性を低下させる傾向があり、過少であるとその効果は小さい。これらの事情を考慮し、ミッシュメタルは０．０５〜１．０質量％とした。
【００２２】
Ｌａ：０．０５〜１．０質量％
Ｌａ（ランタン）は、強度の向上に寄与するが、過剰であると晶出物を形成して靱性を低下させる傾向があり、過少であるとその効果は小さい。これらの事情を考慮し、Ｌａは０．０５〜１．０質量％とした。
【００２３】
以上に説明した本発明のマグネシウム合金押出材は、優れた圧縮特性を有し、代表的には、圧縮耐力／引張耐力が０．７〜１．２である。
この圧縮耐力／引張耐力が０．７未満でも１．２を超えても、ともに材料の異方性が高くなって設計自由度を損なうことがある。
【００２４】
また、本発明のマグネシウム合金押出材は、後述する押出加工によって製造されるものである。
なお、冷間加工のみならず、上記押出加工後に熱処理（加熱処理）、例えば２００℃、１０時間の時効処理などを施すことも可能であり、これによっても更なる高強度化を実現することができる。
【００２５】
次に、本発明のマグネシウム合金押出材の製造方法について説明する。
上述の如く、本発明の製造方法は、マグネシウム合金、好ましくは上述した所定組成のマグネシウム合金を１５０〜４００℃で押出加工し、これにより、金属結晶粒の結晶方位を制御するものである。
【００２６】
ここで、押出温度を１５０〜４００℃としたのは、これにより優れた押出性及び圧縮特性が得られるからである。
押出温度が１５０℃未満では、マグネシウム合金は冷間加工性があまり良好ではなく、押出材を製造するのが困難なことがある。また、押出温度が４００℃を超えると、結晶粒の回転が促進され、異方性を有する材料となって圧縮特性が低下することがある。更に加工中の発熱によって部分的に溶解することもある。
以上のことから、押出性及び圧縮特性を考慮して、この押出温度は１５０〜４００℃とすることが好ましいが、更に２００〜３５０℃であることが望ましい。
【００２７】
また、上記押出加工において、押出比を４０以上にしたのは、これにより優れた強度特性が得られるからである。
押出比が４０未満では、加工量が小さいため得られる押出材の強度が低くなることがある。以上のことから、強度を考慮して、押出比は４０以上とすることが好ましいが、更に５０以上とすることが望ましい。
【００２８】
以上に説明した本発明のマグネシウム合金押出材は、圧縮特性に優れており、典型的には高強度で高靱性であり、鍛造性にも優れるものである。
よって、本発明のマグネシウム合金押出材を自動車部品に適用すれば、設計自由度に優れた高強度な部品を製造可能で、また形状自由度の高い部品を製造可能であり、軽量化に多大な貢献をなし得る。
【００２９】
かかる自動車部品としては、特に限定されるものではないが、バンパーレインフォース、ドアガードバー、ドアサッシュ、フレーム及びサイドメンバーなどの車体部品や、サスペンションメンバー、エンジンクレードルなどの足回り部品に好適に用いることができる。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３１】
（１）マグネシウム合金の組成
下記の表１に示す公称組成の材料を使用し、以下の評価を行った。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
（２）合金溶製
合金溶製は電気抵抗炉を用いて大気中にて行った。溶湯の酸化防止には、ＳＦ６とＣＯ２の混合ガスを用いた。また、不純物を除去するために、フラックスを全溶湯量に対して１質量％の割合で投入し攪拌した。沈静後、溶湯を２００〜２５０℃に予熱したφ７０ｍｍ×３００ｍｍの金型に鋳込んだ。
【００３４】
（３）均質化熱処理
鋳造まま材では、比較的低融点で溶解する化合物（β相）が存在するために均質加熱処理を施した。ＤＳＣ分析結果より均質化処理条件を決定し、４１０℃で２４時間とした。
【００３５】
［引張試験結果］
図１に、各合金の各押出温度における圧縮耐力／引張耐力の値を示す。
押出温度の低下に伴い、圧縮耐力／引張耐力の値が１に近づいており、即ち圧縮耐力が向上していることが分かる。
【００３６】
［ＥＢＳＰ（Electron Back Scatter Diffraction Pattern）解析結果］
観察試料を研磨した後、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）室内に試料を入れ、高感度ＳＳ−ＣＣＤカメラにより菊池パターンを取り込んだ。画像収集システムにより方位マッピング（シュミット因子）のデータを収集した。図２にＥＢＳＰ解析結果を示す。
押出温度３００℃の方が４００℃よりも結晶粒が小さく、結晶粒はランダムな方向を向いていることが分かる。
【００３７】
図３にシュミット因子の解析結果を示す。
シュミット因子の平均値は、押出温度３００℃のとき０．２２、押出温度４００℃のときに０．１５であった。また、シュミット因子の０から０．２までの割合は、押出温度３００℃のとき５０％、押出温度４００℃のとき７１％であった。
以上のことから、押出温度３００℃の方がランダムな結晶配向をしていると判断できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】合金の押出温度における圧縮耐力／引張耐力の値を示すグラフである。
【図２】ＥＢＳＰ解析結果を示す金属組織写真である。
【図３】シュミット因子の解析結果を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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