(57)【要約】【課題】本発明は高減衰能で、機械的性質に優れた高減衰能マグネシウム焼結合金およびその製造方法を得るにある。【解決手段】本発明はマグネシウムに対して銅を０．０１〜１０重量パーセント含ませて高減衰能マグネシウム焼結合金を構成している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウムに対して銅を０．０１〜１０重量パーセント含むことを特徴とする高減衰能マグネシウム焼結合金。
【請求項２】
マグネシウムに対してマンガンを０．０１〜１０重量パーセント含むことを特徴とする高減衰能マグネシウム焼結合金。
【請求項３】
マグネシウムに対して銅を０．０１〜１０重量パーセント、マンガンを０．０１〜１０重量パーセント含む高減衰能マグネシウム焼結合金。
【請求項４】
マグネシウム粉末に対して銅粉末を０．０１〜１０重量パーセント、あるいはマグネシウム粉末に対してマンガン粉末を０．０１〜１０重量パーセント配合して混合する混合工程と、この混合工程で混合された混合物を低真空中あるいはアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気で５００℃〜１１００℃の温度で焼結を行なう焼結工程とを含むことを特徴とする高減衰能マグネシウム焼結合金の製造方法。
【請求項５】
マグネシウム粉末に対して銅粉末を０．０１〜１０重量パーセント、マンガン粉末を０．０１〜１０重量パーセント配合して混合する混合工程と、この混合工程で混合された混合物を低真空中あるいはアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気で５００℃〜１１００℃の温度で焼結を行なう焼結工程とを含むことを特徴とする高減衰能マグネシウム焼結合金の製造方法。
【請求項６】
混合工程と焼結工程との間に混合物を所定の圧力で圧縮成形する圧縮成形工程を行なうことを特徴とする請求項４、５記載の高減衰能マグネシウム焼結合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高減衰能マグネシウム焼結合金およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネシウムは金属材料の中で軽く、しかも比強度の大きい金属であることから、構造材料としての期待が大きい。
また、純マグネシウムは減衰能に優れることから、制振合金の開発も期待されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＡＺに代表される現在の実用合金は減衰能が小さく、近年、高減衰能のＫＩＺＩ合金（Ｍｇ−０．６ｗｔ％Ｚｒ）ならびにＭＣＭ合金が開発されているが、これらの合金は強度が低いという欠点があった。
【０００４】
本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、高減衰能で、機械的性質に優れた高減衰能マグネシウム焼結合金およびその製造方法を提供することを目的としている。
【０００５】
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明はマグネシウムに対して銅を０．０１〜１０重量パーセント含ませて高減衰能マグネシウム焼結合金を構成している。
【０００７】
また、本発明はマグネシウム粉末に対して銅粉末を０．０１〜１０重量パーセント、あるいはマグネシウム粉末に対してマンガン粉末を０．０１〜１０重量パーセント配合して混合する混合工程と、この混合工程で混合された混合物を低真空中あるいはアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気で５００℃〜１１００℃の温度で焼結を行なう焼結工程とで高減衰能マグネシウム焼結合金の製造方法を構成している。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により、本発明を詳細に説明する。
【０００９】
図１ないし図６に示す本発明の第１の実施の形態において、１は−２００メッシュのマグネシウム粉末２に対して、−２００メッシュの銅粉末３を０．０１〜１０重量パーセント配合してボールミル４で乾式混合する混合工程で、このボールミル４での回転数は、例えば８０ｒｐｍで行なう。
なお、この混合工程１はボールミル以外の混合機で混合してもよい。
【００１０】
５は前記混合工程１で混合された混合物６を所定の圧力、例えば３００ＭＰａの圧力で圧縮して成形品７を成形する圧縮成形工程で、この圧縮成形工程５では、本発明の実施の形態では試験片形状に成形品７を形成した。
【００１１】
８は前記圧縮成形工程５後に成形品７を焼結装置９で焼結する焼結工程で、この焼結工程８は焼結装置９を低真空中（１０−１ｍｍＨｇ〜１０−３ｍｍＨｇ）あるいはアルコンガス等の不活性ガス雰囲気で５００℃〜１１００℃の温度で行なう。
【００１２】
上記構成の高減衰能マグネシウム焼結合金の製造方法で製造された高減衰能マグネシウム焼結合金１０の密度、組織観察、三点曲げ強さ、ロックウエル硬さ、減衰能を測定して評価した。
減衰能の測定には横振動型内部摩擦測定装置およびＦｏｐｐｌｅ−Ｐｅｒｔｚ型減衰能測定装置を用いた前者は、高減衰能マグネシウム焼結合金１０を曲げ共振させた後、後者は高減衰能マグネシウム焼結合金１０にねじりを与えた後に自由減衰させて、その減衰波形から対数減衰率を算出する。
高減衰能マグネシウム焼結合金１０は焼結温度６２５℃で相対密度９９％、最大曲げ強さ２９０．８Ｍｐａ、硬さ８０．７ＨＲＨであった。
６２５℃の焼結では図５の組織図からも液相焼結となっていることが分る。
図６の破断面には多数のすべり面が観察され、焼結が進行した粒同志がしっかりと固着されたことが分る。
また、純Ｍｇは六方最密構造であり、すべり方向が限られるために、塑性変形しにくい材料であるが、高減衰能マグネシウム焼結合金１０は延性を示し、すべり面が固着されて相対的に延性を示しやすくなっていることも推測できる。
ＣｕはＭｇにほとんど固溶せず、Ｍｇ−Ａｌ系のような強化機構はない。それにもかかわらず、大きな曲げ強さを示す原因は２つ考えられる。
１つは液相焼結が可能なことから焼結が深く進行することである。もう１つは析出した金属間化合物による粒子分散強化の機構である。
Ｆｏｐｐｌｅ−Ｐｅｒｔｚ型減衰能測定装置で測定した高減衰能マグネシウム焼結合金の減衰能のひずみ振幅依存性の結果であり、６×１０−３のひずみ振幅において、ＤＣが５３％に達した。
横振動法で測定した各種Ｍｇ焼結合金の減衰能のひずみ振幅依存性の結果である。ひずみ振幅が大きくなると、すべての試験片で減衰能のひずみ依存性がみられた。
最も顕著なひずみ振幅依存性を示すのは、高減衰能マグネシウム焼結合金であり、ひずみ振幅が６×１０−６付近から増加した。このひずみ振幅はＭｇやＡＺ９１に比較して非常に小さい。ひずみ振幅がごく小さい領域における減衰能は比較的小さく、ＡＺ９１に近い。
ＡＺ９１では、Ｍｇ中にＡｌが置換固溶している。金属結合半径はＭｇが１．６、Ａｌが１．４３であり、固溶したＡｌはその周辺のＭｇ原子を引き付けて格子を歪ませる。このような格子ひずみを持った格子面は同じ大きさの原子が並んでいる格子面よりも転位が動くのにより多くのエネルギーを必要とするから、転位の動きを拘束し、転位によるｄｙｎａｍｉｃｌｏｓｓを減少させる。
高減衰能マグネシウム焼結合金の場合、ＣｕはＭｇに対して固溶しないため、ｄｙｎａｍｉｃｌｏｓｓが小さくなる。すなわち、転位の平均長さが小さくなっている原因はＡＺ９１とは異なる。その原因はＭｇ中に析出したＭｇ２Ｃｕであると考えられる。このような析出物は転位の動きを妨げ、結果的に転位の平均長さＬを小さくする。
ひずみ振幅が４×１０−５より大きな領域においては、高減衰能マグネシウム焼結合金がＭｇを上回る減衰能を示した。これは転位が固着点から離脱する際に生じる静履歴型のエネルギー損失による減衰能が大きく現れるためと考えられる。減衰能の増加が、転位の離脱によるものがどうかを検討する手段として、よく用いられるＧ−Ｌプロットがある。そこで実験値からグラフ化したＧ−Ｌプロットが直線であると、実験値がＧ−Ｌ理論に沿った振る舞いをしていることになる。純ＭｇおよびＡＺ９１のＧ−Ｌプロットは直線関係にあることから、これらの減衰能のひずみ振幅に対する増加の構造は転位の離脱モデルによるものと言える。  これらに対して、高減衰能マグネシウム焼結合金のＧ−Ｌプロットは直線関係にない。この原因については、転位の離脱モデル以外の機構が働いていることが考えられる。ＭｇおよびＭｇ合金では、微細な変形双晶がみられることから、変形双晶が何らかの働きをしている可能性があると言える。
Ｆｏｐｐｌｅ−Ｐｅｒｔｚ型減衰能測定装置で測定した高減衰能マグネシウム焼結合金の減衰能の温度依存性の結果である。測定はひずみ振幅４×１０−４で行なった。高減衰能マグネシウム焼結合金は減衰能の温度依存性において、５０４Ｋでピークを示した。ピークの活性化エネルギーはＨｐｅａｋ＝５３．４Ｋｊ／ｍｏｌ、バックグラウンドの活性化エネルギーはＨＢ  ＝２８．４Ｋｊ／ｍｏｌであった。これは底面の転位と点欠陥の相互作用による緩和ピークではないかと考えられるが、詳細は明らかではない。
【００１３】
【発明の異なる実施の形態】
次に、図７ないし図１４に示す本発明の異なる実施の形態につき説明する。なお、これらの本発明の異なる実施の形態の説明に当って、前記本発明の第１の実施の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００１４】
図７ないし図９に示す本発明の第２の実施の形態において、前記本発明の第１の実施の形態と主に異なる点は、−２００メッシュのマグネシウム粉末２に対して、−２００メッシュのマンガン粉末１１を０．０１〜１０重量パーセント配合して混合物６Ａを形成する混合工程１Ａと、この混合工程１Ａで形成した混合物６Ａを圧縮して成形品７Ａを形成する圧縮成形工程５Ａを経て焼結工程８Ａを行なった点で、このような各工程を用いた高減衰能マグネシウム焼結合金の製造方法を行なって高減衰能マグネシウム焼結合金１０Ａを製造しても、前記本発明の第１の実施の形態と同様な作用効果が得られる。
【００１５】
図１０ないし図１２に示す本発明の第３の実施の形態において、前記本発明の第１の実施の形態と主に異なる点は、−２００メッシュのマグネシウム粉末２に対して、−２００メッシュの銅粉末３を０．０１〜１０重量パーセント、マンガン粉末１１を０．０１〜１０重量パーセント配合して混合物６Ｂを形成する混合工程１Ｂと、この混合工程１Ｂで形成した混合物６Ｂを圧縮して成形品７Ｂを形成する圧縮成形工程５Ｂを経て焼結工程８Ｂを行なった点で、このような各工程を用いた高減衰能マグネシウム焼結合金の製造方法を行なって高減衰能マグネシウム焼結合金１０Ｂを製造しても、前記本発明の第１の実施の形態と同様な作用効果が得られる。
【００１６】
図１３および図１４に示す本発明の第４の実施の形態において、前記本発明の第１の実施の形態と主に異なる点は、混合物６をボード１２等に入れて焼結を行なう焼結工程８Ｃを行なって高減衰能マグネシウム焼結合金１０Ｃを製造した点で、このような高減衰能マグネシウム焼結合金の製造方法を行なってもよい。
なお、本発明の実施の形態においては、前記本発明の第２、第３の実施の形態の混合物６Ａ、６Ｂを用いて行なってもよい。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
【００１８】
（１）マグネシウムに対して銅を０．０１〜１０重量パーセント含む高減衰能マグネシウム焼結合金ので、高減衰能で機械的性質に優れた焼結合金が得られる。
【００１９】
（２）請求項２、３も前記（１）と同様な効果が得られる。
【００２０】
（３）請求項４、５、６も前記（１）と同様な効果が得られるとともに、特別な装置を使用しなくてもよいので、比較的容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の工程図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の混合工程の説明図。
【図３】本発明の第１の実施の形態の圧縮成形工程の説明図。
【図４】本発明の第１の実施の形態の焼結工程の説明図。
【図５】組織図。
【図６】破断面の説明図。
【図７】本発明の第２の実施の形態の工程図。
【図８】本発明の第２の実施の形態の混合工程の説明図。
【図９】本発明の第２の実施の形態の焼結工程の説明図。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の工程図。
【図１１】本発明の第３の実施の形態の混合工程の説明図。
【図１２】本発明の第３の実施の形態の焼結工程の説明図。
【図１３】本発明の第４の実施の形態の工程図。
【図１４】本発明の第４の実施の形態の焼結工程の説明図。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ：混合工程、
２：マグネシウム粉末、  ３：銅粉末、
４：ボールミル、
５、５Ａ、５Ｂ：圧縮成形工程、
６、６Ａ、６Ｂ：混合物、７、７Ａ、７Ｂ：成形品、
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ：焼結工程、
９：焼結装置、
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ：高減衰能マグネシウム焼結合金、
１１：マンガン粉末、    １２：ボード。
【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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