(57)【要約】【課題】  湯流れ性および耐熱性に優れたＭｇ−Ａｌ−Ｃａ合金を提供する。【解決手段】  全体を１００ｗｔ％としたとき、１２ｗｔ％以上のアルミニウム（Ａｌ）と、０．０１〜１ｗｔ％のカルシウム（Ｃａ）を含み、残部がマグネシウム（Ｍｇ）および不純物からなる、マグネシウム（Ｍｇ）合金を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体を１００ｗｔ％としたとき、１２ｗｔ％以上のアルミニウム（Ａｌ）と、０．０１〜１ｗｔ％のカルシウム（Ｃａ）を含み、残部がマグネシウム（Ｍｇ）および不純物からなるマグネシウム合金。
【請求項２】
さらに改質金属成分を含む請求項１に記載のマグネシウム合金。
【請求項３】
前記改質金属成分は、マンガン（Ｍｎ）である、請求項２に記載のマグネシウム合金。
【請求項４】
前記Ａｌは１２〜３０ｗｔ％である請求項１〜３のいずれか一項に記載のマグネシウム合金。
【請求項５】
前記Ｃａは０．１〜１ｗｔ％である請求項１〜４のいずれか一項に記載のマグネシウム合金。
【請求項６】
結晶粒界にＡｌ１２Ｍｇ１７相を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のマグネシウム合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシウム合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネシウム（Ｍｇ）合金は、実用金属の中で最も軽量であることから、近年、輸送機器、携帯機器等の分野での利用が拡大している。代表的なＭｇ合金に、ＡＺ９１Ｄ等のＡＺ９１系合金（ＡＳＴＭ規格）がある。ＡＺ９１系合金は、アルミニウム（Ａｌ）を９ｗｔ％、亜鉛（Ｚｎ）を１ｗｔ％含み、機械的性質や鋳造性に比較的優れるため、自動車、携帯機器、スポーツ用品等、多岐に亘って利用されている。
【０００３】
ＡＺ９１系合金等のＭｇ合金は、耐熱性、耐クリープ性等が低いため、高温で使用される部材や、摺動部材の用途に利用することが困難であった。特許文献１〜５では、Ｍｇ合金の耐熱性を向上させるために、Ｍｇ合金にＡｌやカルシウム（Ｃａ）を添加する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１６２０９０号公報
【特許文献２】特開２００４−２３２０６０号公報
【特許文献３】特開平８−２６９６０９号公報
【特許文献４】特開２００６−２２５２号公報
【特許文献５】特開２００６−１６６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１〜３に記載されているように、ＡｌやＣａを含み、Ｍｇを主成分とするＭｇ合金（以下、Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金という）によれば、耐熱性に優れたＭｇ合金を得ることができる。しかしながら、耐熱性に優れた従来のＭｇ合金は、一般に液固相温度が高いため、鋳造成形に用いる場合に、十分な湯流れ性を得られないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは鋭意研究の結果、Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金において、合金金属元素量を調整することにより、従来の組成域とは異なる領域で、湯流れ性および耐熱性に優れたＭｇ−Ａｌ−Ｃａ合金が得られることを見出した。
【０００７】
本発明は、全体を１００ｗｔ％としたとき、１２ｗｔ％（重量％）以上のアルミニウム（Ａｌ）と、０．０１〜１ｗｔ％のカルシウム（Ｃａ）を含み、残部がマグネシウム（Ｍｇ）および不純物からなるマグネシウム（Ｍｇ）合金を提供する。なお、本願においては、「Ａ〜Ｂ」との記載は、その上限および下限を含む。
【０００８】
本発明によれば、湯流れ性、耐熱性および耐摩耗性に優れたＭｇ合金を提供することができる。湯流れ性に優れていることから、鋳造部材に好適に用いることができ、鋳造部材の成形の精度および生産性を向上させることができる。また、耐熱性および耐摩耗性に優れていることから、高温で使用される部材や、摺動部材にも好適に利用でき、これらの部材の軽量化に寄与することができる。
【０００９】
上記のＭｇ合金は、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ以外に、改質金属成分をさらに含んでいてもよい。すなわち、本発明に係るＭｇ合金は、１２ｗｔ％以上のＡｌと、０．０１〜１ｗｔ％のＣａと、改質金属成分とを含み、残部がＭｇおよび不純物であってもよい。その改質金属成分は、マンガン（Ｍｎ）であることが好ましい。
【００１０】
上記のＭｇ合金は、Ａｌが１２〜３０ｗｔ％であることが好ましい。また、Ｃａが０．１〜１ｗｔ％であることが好ましい。
【００１１】
上記のＭｇ合金は、結晶粒界にＡｌ１２Ｍｇ１７相を有していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、湯流れ性、耐熱性および耐摩耗性に優れたＭｇ合金を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金の湯流れ試験結果を示す図である。
【図２】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金の熱伝導率の測定結果を示す図である。
【図３】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金の引張強さの測定結果を示す図である。
【図４】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金の伸びの測定結果を示す図である。
【図５】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金の耐力の測定結果を示す図である。
【図６】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金の応力保持率の測定結果を示す図である。
【図７】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金のビッカース硬さの測定結果を示す図である。
【図８】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材１の金属顕微鏡による金属組織である。
【図９】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材２の金属顕微鏡による金属組織である。
【図１０】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材３の金属顕微鏡による金属組織である。
【図１１】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材４の金属顕微鏡による金属組織である。
【図１２】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材５の金属顕微鏡による金属組織である。
【図１３】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材６の金属顕微鏡による金属組織である。
【図１４】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材７の金属顕微鏡による金属組織である。
【図１５】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材８の金属顕微鏡による金属組織である。
【図１６】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材９の金属顕微鏡による金属組織である。
【図１７】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材１０の金属顕微鏡による金属組織である。
【図１８】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材１１の金属顕微鏡による金属組織である。
【図１９】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材１２の金属顕微鏡による金属組織である。
【図２０】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材１３の金属顕微鏡による金属組織である。
【図２１】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材１４の金属顕微鏡による金属組織である。
【図２２】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材１５の金属顕微鏡による金属組織である。
【図２３】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材１のＥＰＭＡによる反射電子像である。
【図２４】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材２のＥＰＭＡによる反射電子像である。
【図２５】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材３のＥＰＭＡによる反射電子像である。
【図２６】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材４のＥＰＭＡによる反射電子像である。
【図２７】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材５のＥＰＭＡによる反射電子像である。
【図２８】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材６のＥＰＭＡによる反射電子像である。
【図２９】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材７のＥＰＭＡによる反射電子像である。
【図３０】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材８のＥＰＭＡによる反射電子像である。
【図３１】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材９のＥＰＭＡによる反射電子像である。
【図３２】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材１０のＥＰＭＡによる反射電子像である。
【図３３】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材１１のＥＰＭＡによる反射電子像である。
【図３４】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材１２のＥＰＭＡによる反射電子像である。
【図３５】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材１３のＥＰＭＡによる反射電子像である。
【図３６】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材１４のＥＰＭＡによる反射電子像である。
【図３７】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材１５のＥＰＭＡによる反射電子像である。
【図３８】Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金材のＸ線回折データである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本願に係るＭｇ合金は、第１金属成分としてＡｌを含み、第２金属成分としてＣａを含み、任意にさらに改質金属成分を含み、残部がＭｇおよび不純物である。
【００１５】
本願に係るＭｇ合金は、改質金属成分を含んでいてもよいし、改質金属成分を含んでいなくてもよい。本明細書にいう「改質金属成分」は、Ｍｇ合金の特性改善に有効な微量の金属成分である。改善される特性の種類は、特に限定されないが、硬さ、強度、靱性、延性、熱伝導率、耐熱性、耐クリープ性等が挙げられる。改質金属成分は、０．１ｗｔ％以上含まれていることが好ましい。改質金属成分としては、特に限定されないが、Ｍｎ、Ｓｒを好適に用いることができる。
【００１６】
本明細書にいう「不純物」は、原料粉末中に含まれる不純物や各工程時に混入等する不純物などであって、コスト的または技術的な理由等により除去することが困難な微量成分である。本願に係るＭｇ合金において、Ａｌの含有量は、１２ｗｔ％（重量％）以上であればよく、Ｃａの含有量は、０．０１〜１ｗｔ％であればよい。
【００１７】
Ａｌは、Ｍｇ結晶粒中に固溶して粒界を形成し、Ｍｇ合金の常温での硬さ等の特性向上に寄与する。また、Ａｌ含有量が増加すると、液固相温度が低下するために、Ｍｇ合金溶湯の湯流れ性が良好となる。
【００１８】
一方、Ｍｇ合金においてＡｌ含有量が増加すると、Ａｌはそのマトリックス（デンドライトセルやα結晶粒）中に過飽和に固溶し、Ａｌリッチ相が形成され得る。このＡｌリッチ相は、熱的に不安定であり、高温域でＡｌ１２Ｍｇ１７となってＭｇマトリックス中やＭｇ結晶粒界中に析出する。
【００１９】
従来、Ａｌ１２Ｍｇ１７は、Ｍｇ合金の耐熱性を低下させる要因であると考えられていた。すなわち、Ａｌ１２Ｍｇ１７が凝集し粗大化して、Ｍｇ合金のクリープ変形を増大させ、耐熱性を低下させる原因となるという技術常識があった。
【００２０】
本発明者らは、かかる技術常識に囚われることなく、Ａｌの含有量を増やした条件下においてＭｇ合金の耐熱性を向上させ得る組成を探索した。その結果、Ａｌの含有量を１２ｗｔ％以上とすると、結晶粒界にＡｌ１２Ｍｇ１７がネットワーク状に晶出し、これによって耐クリープ性が高く、耐熱性の高いＭｇ合金を得られることを見出した。本願に係るＭｇ合金は、従来からＡｌ含有量を多くすることによって得られると考えられていた諸特性が高く、かつ、耐熱性に優れている。ここで、ネットワーク状とは、三次元的な網目構造をいう。ネットワーク状に晶出した硬質なＡｌ１２Ｍｇ１７によって塑性変形が抑制されるために、耐力、耐クリープ性、硬さ等が向上するとともに、Ａｌ含有量が増加することによって、液固相温度が低下するために、Ｍｇ合金溶湯の湯流れ性が良好となる。
【００２１】
本発明に係るＭｇ合金は、さらに、Ｃａを０．０１〜１ｗｔ％含有している。Ｃａは、結晶粒内にＭｇとの化合物として析出するほか、結晶粒界にＡｌ４Ｃａとして析出し、Ｍｇ合金の転位運動をくい止める楔作用を有し、これによって耐熱性低下を抑制するものと考えられる。また、Ｃａが含まれていることによって、鋳造時等においてＭｇ合金の溶湯の表面に複合酸化物が形成されるために、溶湯が燃焼することを防止する作用を得ることもできる。一方、Ｃａ含有量が多過ぎると、Ｍｇ合金の靭性が低下する傾向がある。Ｃａ添加により脆性な化合物が晶出し、割れの起点となるためである。また、Ａｌに対しＣａの添加量が多いと、高融点の化合物が晶出するため、固相温度が上昇し、湯流れが悪化する。本願に係るＣａ含有量であれば、耐熱性および靭性に優れたＭｇ合金を提供することができる。耐クリープ性を向上させるという観点から、Ｃａ含有量は、０．１〜１ｗｔ％であれば好ましく、０．４〜１ｗｔ％であればさらに好ましい。
【００２２】
上記に説明したとおり、本願に係るＡｌ含有量、Ｃａ含有量を有するＭｇ合金によれば、湯流れ性、耐熱性、耐磨耗性等に優れたＭｇ合金が提供される。湯流れ性に優れていることから、鋳造部材（鋳造品）に好適に用いることができ、鋳造部材の成形の精度および生産性を向上させることができる。また、耐熱性および耐摩耗性に優れていることから、高温で使用される部材や、摺動部材にも好適に利用でき、これらの部材の軽量化に寄与することができる。従来、Ｍｇ−Ａｌ−Ｃａ合金系において両立が困難であった、湯流れ性等の特性と耐熱性等の特性との双方を向上させることができる。
【００２３】
他方、Ａｌ量が多くなると、Ｍｇ合金の常温時の引張強さや伸びが減少し、熱伝導率が多少低下する傾向がある。Ｍｇ合金の用途によってはこれらの特性が重要となるため、Ａｌ含有量に上限値を設定することが好ましい。この場合、Ｍｇ合金における、Ａｌ含有量は、１２〜３０ｗｔ％であることが好ましく、１８〜２４ｗｔ％であればより好ましい。
【００２４】
本願に係るＭｇ合金は、さらに、改質金属成分を含んでいてもよいし、改質金属成分を含んでいなくてもよい。本明細書にいう、改質金属成分は、Ｍｇ合金に意図的に添加された金属成分を意味し、意図せず不純物として混入する金属成分は、改質金属成分ではない。改質金属成分は、０．１〜０．５ｗｔ％含まれていることが好ましい。改質金属成分としては、特に限定されないが、Ｍｎ、Ｓｒを好適に用いることができる。
【００２５】
Ｍｎは、Ｍｇ結晶粒中に固溶してＭｇ合金を固溶強化させると共に、一部粒界にＡｌ−Ｍｎ化合物として晶出し、結晶粒内におけるＡｌ４Ｃａの析出を促進して、耐クリープ性をさらに向上させる効果を有する。さらにＭｎは、Ｍｇ合金の腐食原因となる不純物のＦｅを沈降除去等する効果も有する。本願に係るＭｇ合金がＭｎを含む場合、含有量は、０．５ｗｔ％以下であることが好ましい。
【００２６】
本願のＭｇ合金は、結晶粒界にＡｌ１２Ｍｇ１７相を有していることが好ましい。Ａｌ１２Ｍｇ１７相は、Ｘ線回折測定等によってその存在を確認することができる。また、金属顕微鏡、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）等を用いれば、Ａｌ１２Ｍｇ１７相が粒界に存在することを確認することができる。
【実施例】
【００２７】
実施例として、合金材１〜６、８〜１１、１３〜１５を準備し、比較例として、合金材７，１２を準備した。また、参考例として、代表的なアルミニウム合金であるＡＤＣ１２（ＪＩＳＨ５３０２  アルミニウム合金）およびＡＺ９１Ｄ（ＡＳＴＭ規格）を準備した。
【００２８】
（合金材）
電気炉中で予熱した鉄製るつぼの内面に塩化物系のフラックスを塗布し、その中に秤量した原料を投入して溶解し、溶湯を調製した（溶湯調製工程）。原料としては、純Ｍｇ、純Ａｌ、純Ｃａ、Ｍｇ−Ｍｎ合金、Ａｌ−Ｍｎ合金等を用いた。この溶湯を十分に攪拌し、配合した原料を完全に溶解させた後、同温度でしばらく沈静保持した。この溶解作業中、Ｍｇの燃焼を防止するため、溶湯表面に炭酸ガスとＳＦ６ガスとの混合ガスを吹き付け、適宜、フラックスを溶湯表面に散布した。
【００２９】
こうして得た各種の合金溶湯を７５０℃に保持した後、ＪＩＳＨ５２０２（アルミニウム合金鋳物）に記載のＪＩＳ４号引張試験片切出し用金型に流し込み、金型温度を１００℃、注湯温度を７５０℃として大気雰囲気下で凝固させ、重力鋳造を行った。これによって、表１に記載した合金材１〜１５を製造した。合金材１〜１５は、長さ２００ｍｍ×高さ４０ｍｍ×下底幅２０ｍｍ×上底幅 ３０ｍｍの舟型インゴットである。表１において、合金材１〜１２は、ＡｌおよびＣａを含み、残部がＭｇまたは不純物であるＭｇ−Ａｌ−Ｃａ合金である。合金材１３〜１５は、Ａｌ、ＣａおよびＭｎを含み、残部がＭｇまたは不純物であるＭｇ−Ａｌ−Ｃａ−Ｍｎ合金である。なお、各合金成分濃度の測定は、リガク製  走査型蛍光Ｘ線分析装置  ＺＳＸ  ＰｒｉｍｕｓＩＩによって測定した。
【００３０】
【表１】
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【００３１】
（湯流れ試験）
合金材１〜１５の原料に用いたＭｇ合金溶湯について、湯流れ試験を行った。１００℃に予熱した渦巻き状の砂型によって区画される渦巻き形状の流路の中心に、合金材１〜１５の原料に用いたＭｇ合金溶湯を注ぎ、中心から外側に流動させ、凝固後の鋳物の流動長を測定した。渦巻き砂型は、内径φ３０ｍｍおよび外径はφ１２０ｍｍの渦巻き状であり、けい砂製とした。なお、渦巻き砂型への溶湯の注湯は常温雰囲気中（約２５℃）で行った。参考例に係るＡＤＣ１２およびＡＺ９１Ｄの溶湯についても同様の湯流れ試験を行った。結果を表２および図１に示す。
【００３２】
図１から明らかなように、合金材１〜１５の溶湯の湯流れ性は、Ａｌの含有量が多くなるほど優れていた。これはＡｌの増加により液固相温度が低下し、溶湯が凝固し難くなったためであると考えられる。
【００３３】
Ａｌの含有量が１２ｗｔ％以上である合金材１〜６、８〜１２に用いた溶湯は、ＡＺ９１Ｄと同等またはそれ以上の良好な湯流れ性を有していた。Ａｌ含有量が２４％程度以上である合金材３，６，１０，１１，１３では、ＡＤＣ１２と同等またはそれ以上の良好な湯流れ性を有していた。一方、Ａｌの含有量が同程度である合金材１，４，８，１２，１５を比較すると、湯流れ性は同程度であった。これに対して、湯流れ性についてＣａ含有量およびＭｎ含有量の影響は殆ど観察されなかった。Ａｌと比較して、Ｃａ，Ｍｎの含有量が低いためであると考えられる。
【００３４】
（熱伝導試験）
各合金材を用いて直径１０ｍｍ、厚さ２ｍｍの円柱状の試験片を作製し、アルバックリコー製  ＬａｓｅｒＦｌａｓｈ  ＴＣ−７０００を用いて、室温（２５℃）で試験片の表面にレーザー照射し、レーザーフラッシュ法によって熱伝導率を測定した。参考例に係るＡＤＣ１２およびＡＺ９１Ｄの合金材についても同様の熱伝導試験を行った。結果を表２および図２に示す。図２に示すように、合金材１〜１５において、Ａｌの含有量が増加すると、熱伝導率が低下する傾向が見られた。
【００３５】
（引張試験）
ＪＩＳＺ−２２４１（金属材料引張試験方法）に従って、引張試験を行った。合金材１〜１５を用いて、ＪＩＳ１４号試験片を作製し、（株）島津製作所製  オートグラフＡＧ−５０００Ａを用いて、試験速度が０．５ｍｍ／ｍｉｎの条件で、引張試験を行った。これによって、引張強さ、伸び、耐力を測定した。参考例に係るＡＤＣ１２およびＡＺ９１Ｄの合金材についても同様の引張試験を行った。結果を表２および図３〜５に示す。なお、耐力については、０．２％耐力と０．０５％耐力を測定し、図５には、０．０５％耐力を図示した。
【００３６】
図３，４に示すように、合金材１〜１５において、Ａｌの含有量が増加すると、引張強さが小さくなり、伸びなくなることがわかった。この結果より、例えば、引張強さが要求される用途に用いるＭｇ合金については、Ａｌの含有量は、３０ｗｔ％程度以下とすることが好ましいことが分かった。
【００３７】
また、図５の結果から明らかなように、合金材１〜１５において、Ａｌの含有量が増加すると、耐力が大きくなっており、耐クリープ性が良好となることがわかった。Ａｌ含有量が１８ｗｔ％以上である合金材２，５，６，９，１０，１３，１４では、ＡＤＣ１２よりも耐力が向上していた。
【００３８】
（応力緩和試験）
各合金材を用いて直径１０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円柱状の試験片を作製し、（株）島津製作所製  オートグラフＡＧ−５０００Ａを用いて、応力緩和試験を行った。１５０℃の大気雰囲気中において、試験片に１００ＭＰａ（初期荷重）の圧縮応力を付加し、そのときの試験片の変位が一定に保たれるように、時間の経過に併せてその圧縮応力を低減していき、試験時間後（４０時間後）に試験片に付加されている圧縮応力の大きさを測定した。参考例に係るＡＤＣ１２およびＡＺ９１Ｄの合金材についても同様の引張試験を行った。初期荷重を１００％とした場合の試験時間後に付加されている荷重の大きさを応力保持率として、表２および図６に示す。
【００３９】
図６に示すように、合金材１〜１５において、Ａｌの含有量が増加すると、応力保持率が大きくなっており、耐クリープ性が良好となることがわかった。表１および表２に示すように、同程度のＡｌ含有量で比較すると、Ｃａ含有量が０．１ｗｔ％未満である合金材１〜３は、Ｃａ含有量が０．１ｗｔ％以上である合金材４〜１２と比べて応力保持率が小さくなっており、応力保持率を向上させるためには、Ｃａ含有量は０．１ｗｔ％以上であることが好ましく、０．２ｗｔ％程度以上であることがさらに好ましいことがわかった。また、Ｍｎが含有されている合金材１３は、Ｃａ含有量が０．１ｗｔ％以下であるが、Ａｌ含有量が同程度である合金材６等と応力保持率が同程度であった。Ｍｇ合金がＭｎを含む場合には、Ｃａ含有量が０．１ｗｔ％未満であっても、高い応力保持率を有することがわかった。また、Ａ１含有量およびＣａ含有量が同程度であり、Ｍｎを含有するか否かにおいて異なっている、金属材３と１３、金属材５と１４、金属材８と１５をそれぞれ比較すると、Ｍｎを含有する金属材１３〜１５の方が応力保持率に優れており、ＭｎがＭｇ合金の応力保持率の向上に効果的であることがわかった。
【００４０】
（ビッカース硬さ試験）
合金材１〜１５について、室温（２５℃）で、荷重１０ｋｇｆでのビッカース硬さを調べた。結果を表２および図７に示す。図７の結果から明らかなように、合金材１〜１５において、Ａｌの含有量が増加するほど、Ｍｇが硬くなっており、耐摩耗性が良好となることがわかった。
【００４１】
【表２】
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【００４２】
（金属顕微鏡による金属組織の観察）
各金属材の断面の金属組織を(株)ニコン製  倒立型金属顕微鏡  ＥＰＩＰＨＯＴＯによって観察した。図８〜２２は、各金属材の金属組織写真である。図８〜２２に示す金属組織において、色の薄い部分は、α−Ｍｇの結晶（六方最密充填構造：ｈｃｐ）であり、色の濃い部分は、粒界である。粒界は、Ａｌ１２Ｍｇ１７であり、その一部にＡｌ４Ｃａ、Ａｌ−Ｍｎ化合物（Ｍｎを改質金属成分として含む場合）を含んでいる。
【００４３】
（ＥＰＭＡによる反射電子像の観察）
各金属材の断面のＥＰＭＡによる反射電子像を(株)島津製作所製  電子線マイクロアナライザ  ＥＰＭＡ−１６００によって観察した。図２３〜３７は、各金属材のＥＰＭＡによる反射電子像である。図２３〜３７に示す反射電子像において、色の黒い部分は、α−Ｍｇの結晶であり、粒界の灰色の部分は、Ａｌ１２Ｍｇ１７であり、粒界の白い部分は、Ａｌ４Ｃａ、Ａｌ−Ｍｎ化合物（Ｍｎを改質金属成分として含む場合）である。
【００４４】
表１および図８〜２２に示すように、Ａｌ含有量が多くなるほど、α−Ｍｇの結晶（色の薄い部分）が微細化して、その割合が減少し、Ａｌ１２Ｍｇ１７を含む粒界（色の濃い部分）の割合が多くなっていた。さらに図２３〜３７を参照すると、粒界の殆どが灰色であり、粒界には主としてＡｌ１２Ｍｇ１７が存在していることがわかった。Ａｌ含有量が１２ｗｔ％以上である合金材１〜６，８〜１５においては、Ａｌ１２Ｍｇ１７を主体とする粒界が網目状に形成されているのに対して、Ａｌ含有量が１２ｗｔ％未満である合金材７では、図１４，２９に示すように、粒界が分断されていた。
【００４５】
（Ｘ線回折）
図３８は、合金材８のＸ線回折測定結果を示している。六方最密充填構造であるα−Ｍｇ相（ｈｃｐ  Ｍｇ）のピーク、Ａｌ１２Ｍｇ１７のピーク、Ａｌ４Ｃａのピークには、それぞれ、■、△、×の記号を付してある。合金材８は、α−Ｍｇ相とＡｌ１２Ｍｇ１７相が支配的であることが明らかになり、この結果は、図２３〜３７に示す反射電子像の観察結果と一致した。
【００４６】
図８〜３７に示すように、実施例に係る合金材では、結晶粒界にＡｌ１２Ｍｇ１７がネットワーク状に晶出していることが反射電子像およびＸ線回折の結果から明らかになった。表２および図１〜７に示すように、実施例に係る合金材は、耐力、応力保持率、硬さに優れていることが示されたが、これは、ネットワーク状に晶出した硬質なＡｌ１２Ｍｇ１７によって塑性変形が抑制されるためであると考えられる。また、Ａｌ含有量が増加することによって、液固相温度が低下するために、実施例に係る合金材では、溶湯の湯流れ性が良好となる。実施例によれば、湯流れ性、耐熱性および耐摩耗性に優れたＭｇ合金を提供することができる。
【００４７】
一方で、Ａｌ含有量が増加すると、熱伝導率、引張強さおよび伸びが低下することも明らかになった。実施例のようにＡｌを１２ｗｔ％以上とし、Ｃａを０．０１〜１ｗｔ％とすると、湯流れ性、耐熱性および耐磨耗性に優れたＭｇ合金が得られるが、さらに、Ａｌ含有量の上限を３０ｗｔ％とすれば、熱伝導率、引張強さ、伸びが重要視される場合にも利用可能なＭｇ合金を提供することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００４９】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【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３８】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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