(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量比で、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）を含むミッシュメタルを１．０〜７．０％含むと共に、
ネオジム（Ｎｄ）を０．６〜４．６％追加的に含み、
アルミニウム（Ａｌ）を０．８％以下含み、
残部がマグネシウム及び不可避不純物である組成をもつことを特徴とする耐熱性に優れたマグネシウム合金。
【請求項２】
重量比で、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）を含むミッシュメタルを１．０〜７．０％配合すると共に、
ネオジム（Ｎｄ）を０．８〜３．０％追加配合し、
且つ、アルミニウム（Ａｌ）を０．８％以下含み、
残部がマグネシウム及び不可避不純物である組成をもつことを特徴とする耐熱性に優れたマグネシウム合金
【請求項３】
重量比で、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）を含むミッシュメタルを１．０〜５．０％含み、
ネオジム（Ｎｄ）を１．０〜３．５％追加的に含み、
アルミニウム（Ａｌ）を０．８％以下含み、
残部がマグネシウム及び不可避不純物である組成をもつことを特徴とする耐熱性に優れたマグネシウム合金。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの一項において、重量比でアルミニウム（Ａｌ）が０．５％以下であることを特徴とする耐熱性に優れたマグネシウム合金。
【請求項５】
請求項１〜４のうちの一項において、ネオジム（Ｎｄ）自体の重量％をＷ１とし、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、プラセオジム（Ｐｒ）の重量％の合計値をＷ２としたとき、Ｗ１／Ｗ２の値は０．１６以上に設定されていることを特徴とする耐熱性に優れたマグネシウム合金。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のうちの一項において、Ｗ１／Ｗ２の値は０．３０以上に設定されていることを特徴とする耐熱性に優れたマグネシウム合金。
【請求項７】
請求項１〜６のうちの一項において、ネオジムの重量％／セリウム重量％をαとすると、αは０．７〜３．０に設定されていることを特徴とする耐熱性に優れたマグネシウム合金。
【請求項８】
重量比で、マグネシウム合金を１００％としたとき、１００％において、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）を含むミッシュメタルを１．０〜７．０％配合すると共に、ネオジム（Ｎｄ）を０．８〜３．０％追加配合し、且つ、アルミニウム（Ａｌ）を０．８％以下含み、残部がマグネシウムおよび不可避不純物である組成をもつマグネシウム合金の出発原料を溶解して溶湯を形成する工程と、
その溶湯を凝固させてマグネシウム合金を形成する工程とを実施することを特徴とする耐熱性に優れたマグネシウム合金の製造方法。
【請求項９】
請求項８において、ネオジム（Ｎｄ）の重量％をＷ１とし、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、プラセオジム（Ｐｒ）の重量％の合計値をＷ２としたとき、Ｗ１／Ｗ２の値を０．１６以上に設定していることを特徴とする耐熱性に優れたマグネシウム合金の製造方法。
【請求項１０】
請求項９において、Ｗ１／Ｗ２の値を０．３０以上に設定していることを特徴とする耐熱性に優れたマグネシウム合金の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は耐熱性に優れたマグネシウム合金及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マグネシウム合金は軽量であるため、航空機材料や車両材料等において広く着目を浴びている。マグネシウム合金としては、Ｍｇ−Ａｌ系の合金、Ｍｇ−Ｚｎ系の合金（ＡＳＴＭ規格でＡＭ６０、ＡＭ５０、ＡＺ９１等）が主流である。Ａｌは、主として、耐鋳造割れ性の向上、固溶強化・晶出物分散強化による室温での強度特性の向上を目的として２〜１０％程度添加されている。これらのマグネシウム合金は、ダイカスト性に優れているものの、耐熱性、殊に耐クリープ性が必ずしも充分ではないことが知られている。そこで、耐熱性に優れたマグネシウム合金として、Ｍｇ−希土類元素系の合金が開発されつつある。Ｍｇ−希土類元素系の合金として、特開平３−９０５３０号公報に開示されているように、重量比でＡｌを２〜１１％、Ｚｎを０〜１２％、Ｍｎを１％以下、Ｃａを０．５〜７％、希土類元素を０．１〜４％含む組成の合金が知られている。
【０００３】
更に、Ｍｇ−希土類元素系の合金として、特開平９−２９１３３２号公報に開示されているように、重量比でＡｌを４．５〜１０％、Ｍｎを０．３〜１％、Ｃａを０．１〜３％、希土類元素を１〜３％含む組成の合金が知られている。
【０００４】
また、Ｍｇ−希土類元素系の合金として、特開平７−２７８７１７号公報に開示されているように、重量比でＡｌを１．５〜１０．０％、Ｃａを０．２〜５．５％、希土類元素を２．５％以下含む組成の合金が知られている。
【０００５】
更にまた、Ｍｇ−希土類元素系の合金として、特開平７−１１３７１号公報に開示されているように、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ−希土類元素の組成とし、Ａｌが１．０〜３．０％、Ｚｎが０．２５〜３．０％、希土類元素が０．５〜４．０％に設定されているマグネシウム合金が知られている。
【０００６】
また、特開平１−１０７１８５号公報に開示されているように、１〜１０％のＮｄまたはＮｄ系金属を含み、残部が実質的にＭｇであると共に、マトリックスがβ型窒化珪素ウィスカで強化されたβ型窒化珪素ウィスカ強化複合材料用マグネシウム合金が知られている。このものは、１〜１０％のネオジム（Ｎｄ）またはネオジム系金属が含まれているものの、窒化珪素ウィスカで強化する複合材料用のマグネシウム合金であり、更に、セリウム、ランタンは含まれておらず、マグネシウム合金の価格の高騰化を招く。
【０００７】
またＭｇ−希土類元素系の合金として、特開平５−２８７４２９号公報に開示されているように、Ａｌを１．０〜４．０％、Ｎｄを｛３２［Ａｌ％］−２＋２．４｝％以下に設定した合金が知られている。この公報発明に係る実施例では、Ａｌは０．８〜９．０％、Ｎｄは１．０９〜４．７５％に設定されている。このものでは、Ａｌが多量に含まれており、且つ、希土類元素としてはコスト高なＮｄだけが使用されているため、マグネシウム合金の価格の高騰化を招く。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記した特開平３−９０５３０号公報に係るマグネシウム合金、特開平９−２９１３３２号公報に係るマグネシウム合金、特開平７−２７８７１７号公報に係るマグネシウム合金、特開平７−１１３７１号公報に係るマグネシウム合金は、Ａｌを１．０％以上とかなり含むものである。特開平５−２８７４２９号公報に係るマグネシウム合金もＡｌを０．８％以上含むものである。これらのマグネシウム合金は、Ａｌを含むため、耐鋳造割れ性を改善でき、更に、固溶強化・晶出物分散強化による室温での強度特性の向上に寄与する。
【０００９】
しかしながら、Ａｌがかなりの割合で含有されているマグネシウム合金では、Ａｌが過飽和に固溶したＡｌリッチ相が形成される傾向がある。Ａｌが過飽和に固溶したＡｌリッチ相は熱的に不安定であるため、高温領域で使用されたときには、Ａｌの拡散によって耐クリープ性が低下する傾向があり、熱環境での使用には制約がある。
【００１０】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、アルミニウムを減少させているにかかわらず耐鋳造割れ性を確保でき、しかも、高温領域における耐クリープ性に代表される耐熱性を改善したマグネシウム合金を提供することを課題とする。
【００１１】
更に本発明は、アルミニウムを減少させているにもかかわらず鋳造割れ性を確保でき、しかも、高温領域における耐クリープ性に代表される耐熱性を改善したマグネシウム合金を製造するのに有利なマグネシウム合金の製造方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記した課題のもとに耐熱性に優れたマグネシウム合金の開発を進めている。そして、第１の特徴として、耐鋳造割れ性の向上に寄与できるものの耐クリープ性を低下させる傾向にあるアルミニウムの量を低減させる方策を採用している。第２の特徴として、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）を主要成分として含むミッシュメタルを配合しつつ、上記したミッシュメタルにおけるネオジム（Ｎｄ）を追加配合する方策を採用している。これによれば、耐鋳造割れ性の向上に寄与できるアルミニウムの量を低減しているにもかかわらず、耐鋳造割れ性を確保でき、しかも、高温領域における耐クリープ性に代表される耐熱性を改善したマグネシウム合金を提供できることを知見した。本発明者は、この知見に基づいて本発明に係るマグネシウム合金、マグネシウム合金の製造方法を開発した。
【００１３】
上記した効果が得られる理由は、第１に、セリウム、ランタン、ネオジムを主要成分として含むミッシュメタルを添加することにより、マグネシウム合金の固溶強化を図り得ること、第２に、セリウム、ランタン、ネオジムを主要成分とする希土類元素とマグネシウムとが化合した熱的に安定な化合物（Ｍｇ−希土類元素の化合物）の形成による分散強化を図り得ること、第３に、セリウム、ランタンに比較して、ネオジムはマグネシウムのマトリックスに固溶され易く、固溶によるマグネシウムの強化を引き出すのに有利であり、従って、希土類元素に占めるネオジムの量を高めることにより、マグネシウム合金の強化、耐熱性の向上、耐クリープ性に有効に寄与することと推察される。
【００１４】
即ち、様相１（請求項１）に係る耐熱性に優れたマグネシウム合金は、重量比で、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）を含むミッシュメタルを１．０〜７．０％含むと共に、ネオジム（Ｎｄ）を０．６〜４．６％追加的に含み、アルミニウム（Ａｌ）を０．８％以下含み、残部がマグネシウム及び不可避不純物である組成をもつことを特徴とするものである。
様相２（請求項２）に係る耐熱性に優れたマグネシウム合金は、重量比で、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）を含むミッシュメタルを１．０〜７．０％配合すると共に、ネオジム（Ｎｄ）を０．８〜３．０％追加配合し、且つ、アルミニウム（Ａｌ）を０．８％以下含み、残部がマグネシウム及び不可避不純物である組成をもつことを特徴とするものである。
様相３（請求項３）に係る耐熱性に優れたマグネシウム合金は、重量比で、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）を含むミッシュメタルを１．０〜５．０％含み、ネオジム（Ｎｄ）を１．０〜３．５％追加的に含み、アルミニウム（Ａｌ）を０．８％以下含み、残部がマグネシウム及び不可避不純物である組成をもつことを特徴とするものである。
【００１５】
様相４（請求項８）に係る耐熱性に優れたマグネシウム合金の製造方法は、重量比で、マグネシウム合金を１００％としたとき、１００％において、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）を含むミッシュメタルを１．０〜７．０％配合すると共に、ネオジム（Ｎｄ）を０．８〜３．０％追加配合し、且つ、アルミニウム（Ａｌ）を０．８％以下含み、残部がマグネシウム及び不可避不純物である組成をもつマグネシウム合金の出発原料を溶解して溶湯を形成する工程と、その溶湯を凝固させてマグネシウム合金を形成する工程とを実施することを特徴とするものである。
この場合、ネオジム（Ｎｄ）の重量％をＷ１とし、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、プラセオジム（Ｐｒ）の重量％の合計値をＷ２とするとき、Ｗ１／Ｗ２の値を例えば０．１６以上に設定していることができる。特に、Ｗ１／Ｗ２の値を例えば０．３０以上に設定していることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
アルミニウムは耐鋳造割れ性、耐食性の改善に寄与できる。しかしＡｌが過剰であると、Ａｌの過飽和部分においてＡｌが熱拡散するため、耐クリープ性の低下が誘発される。上記した事情を考慮し、本発明に係るマグネシウム合金では、アルミニウムは重量比で０．８％以下とされている。アルミニウムの量は、上記した事情を考慮して、重量比で０．６％以下、０．５％以下、０．３％以下、０．１％以下を例示することができ、場合によっては０．０８％以下、０．０６％以下、０．０４％以下にすることもできる。
【００１７】
本発明に係る耐熱性に優れたマグネシウム合金によれば、セリウム、ランタン、ネオジムを主要成分とする希土類元素は、マグネシウムのマトリックスへの固溶強化と、熱的に安定な性質をもつマグネシウム−希土類元素の化合物の形成による分散強化を図り得、これにより室温領域における強度特性と高温領域における耐熱性とのバランスを図り得る。
【００１８】
希土類元素の供給源として、コストが低廉なミッシュメタルを使用する。ミッシュメタルはセリウム基であり、セリウム、ランタン、ネオジムを主要成分とする。ミッシュメタルは一般的にはプラセオジム（Ｐｒ）も主要成分とする。
【００１９】
セリウム、ランタン、ネオジムを主要成分として含むミッシュメタルが過剰であると、晶出する化合物が過多となり、常温での伸びが低下し、靱性が著しく低下する傾向がある。これらの事情を考慮し、本発明に係るマグネシウム合金では、セリウム、ランタン、ネオジムを主要成分とするミッシュメタルは、重量比で１．０〜７．０％に規定されている。ここで、セリウム、ランタン、ネオジムを主要成分として含むミッシュメタルとしては、上記した事情に応じて、上限値は６．２％、５．８％、５．６％、５．４％、５．０％、４．８％、４．５％、４．０％等を例示することができ、下限値は１．３％、１．５％、２．０％、２．５％、３．０％等を例示することができる。従って、セリウム、ランタン、ネオジムを主要成分として含むミッシュメタルの含有量としては、１．３〜６．２％の範囲、２．０〜５．６％の範囲、２．７〜５．０％の範囲等を例示することができる。希土類元素による粒界強化、耐鋳造割れ性の改善効果、過剰添加時における靱性低下の傾向を考慮すれば、上記したミッシュメタルの含有量は、重量比で１．６〜５．９％、殊に２．３〜５．３％、なかでも２．８〜４．８％とすることができる。
【００２０】
ネオジムはセリウムやランタン等と比較してマグネシウムのマトリックスに固溶され易く、マグネシウムの固溶強化を引き出すのに有利であり、マグネシウム合金の強化、耐熱性の向上、耐クリープ性に代表される耐熱性に有効に寄与する。しかしネオジムを過剰添加しても、改善効果が飽和すると共にコスト高となる。このため本発明に係るマグネシウム合金では、ネオジムを０．６〜４．６％含む。マグネシウム合金の用途に応じて、ネオジムの上限値は４．４％、４．２％、４．０％、３．８％、３．６％、３．４％等を例示することができ、ネオジムの下限値は０．８％、１．０％、１．２％、１．４％、１．６％、１．８％等を例示することができる。ネオジムによる耐熱性改善効果、過剰添加時における改善効果の飽和現象、コスト等を考慮すれば、ネオジム（Ｎｄ）の含有量は重量比で０．８〜４．４％、殊に１．０〜４．０％、なかでも１．２〜３．６％とすることができる。
【００２１】
上記したネオジムによる改善効果を考慮すると、セリウム、ランタン、ネオジムを主要成分とする希土類元素に占めるネオジムの割合を増加することが好ましい。そこで、本発明に係る耐熱性に優れたマグネシウム合金においては、ネオジム自体の重量％をＷ１とし、ネオジム、セリウム、ランタン、プラセオジム（Ｐｒ）の重量％の合計値をＷ２としたとき、Ｗ１／Ｗ２の値を０．１６以上に設定することができる。マグネシウム合金の用途等に応じて、Ｗ１／Ｗ２の値としては例えば、０．１８以上、０．２０以上、０.２２以上、０．２５以上、０．２７以上、０．３０以上、０．３５以上、０．４０以上、０．４５以上、０．５０以上等を例示することができる。ネオジムによる固溶強化、その他の希土類系元素による粒界強化、耐鋳造割れ性の改善効果等を考慮すれば、Ｗ１／Ｗ２の値は０．１６〜０．８の範囲、０．２０〜０．６０の範囲、０．２５〜０．５５の範囲等を例示することができる。
【００２２】
本発明に係る耐熱性に優れたマグネシウム合金の製造方法によれば、好ましくは、重量比で、マグネシウム合金を１００％としたとき、１００％において、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）を主要成分として含むミッシュメタルを０．８〜７．０％配合すると共に、ネオジム（Ｎｄ）を１．０〜３．０％追加配合し、且つ、アルミニウム（Ａｌ）を０．８％以下含むマグネシウム合金を形成し、ネオジム（Ｎｄ）の重量％をＷ１とし、ネオジム、セリウム、ランタン、プラセオジムの重量％の合計値をＷ２としたとき、Ｗ１／Ｗ２の値を高めている。
【００２３】
ミッシュメタルは、セリウム、ランタン、ネオジムを主要成分とする。しかしミッシュメタルはセリウム基であるため、ネオジムの含有量は限界がある。そこで本発明方法によれば、希土類元素におけるネオジムの割合を多めにすべく、ミッシュメタルの他に、ネオジムを単独で１．０〜３．０％追加配合して補っている。これによりミッシュメタルだけの強化では得られない、または、得られにくい耐クリープ性に代表される高い耐熱性を有するマグネシウム合金を得ることができる。
【００２４】
ネオジムの追加配合量は、マグネシウム合金の用途、ミッシュメタルにおけるネオジムの目標含有量等に応じて選択されるが、１．１〜２．９％の範囲、１．３〜２．８％の範囲、１．５〜２．５％の範囲、１．８〜２．２％の範囲を例示することができる。ネオジムによる固溶強化、ネオジムによる耐熱性改善効果、耐鋳造割れ性の改善効果、過剰添加時における改善効果の飽和現象、コスト等を考慮すると、ネオジムの追加配合量は重量比で、１．２〜２．７％、特に１．４〜２．３％、なかでも１．９〜２．１％を採用することができる。
【００２５】
本発明方法によれば、Ｗ１／Ｗ２の値は０．１６以上に設定することができる。マグネシウム合金の用途、ミッシュメタルにおけるネオジム含有量等に応じて、Ｗ１／Ｗ２の値としては、０．１８以上、０．２０以上、０．２５以上、０．３０以上、０．３５以上、０．４０以上、０．４５以上、０．５０以上等を例示することができる。Ｗ１／Ｗ２の範囲としては、上記した範囲を例示することができる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明に係る実施例について試験例と共に図面を参照して説明する。表１に示す配合割合で準備した出発原料を溶解することにより、マグネシウム合金の溶湯を形成し、その溶湯を鋳型（金型）のキャビティに注入し、凝固させ、各試験例に係る試験片（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１８）を形成した。このうち表１において＊印を付したＮｏ．１、Ｎｏ．４、Ｎｏ．７は、比較例である。それ以外は発明合金である。
【００２７】
本実施例では希土類元素の供給源としては、市販のミッシュメタルを用いた。このミッシュメタルはセリウム基であり、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）、プラセオジム（Ｐｒ）を主要成分とする。本実施例で用いたミッシュメタルにおける割合は、重量比で、セリウム（Ｃｅ）が約５０％、ランタン（Ｌａ）が約２０％、ネオジム（Ｎｄ）が約２０％、プラセオジム（Ｐｒ）が約１０％である。したがってミッシュメタルを構成する希土類元素のうちネオジム（Ｎｄ）の割合は比較的低めであり、２０％である。ミッシュメタルを構成する希土類元素は、溶解にあたり溶解歩留の影響を受ける。
【００２８】
表１に示すように、マグネシウム合金を１００％としたとき、１００％において、試験例Ｎｏ．１では、重量比でミッシュメタル（表１及び図５ではＭＭと記す）が１％配合されている。試験例Ｎｏ．２では、重量比でミッシュメタルが１％配合されていると共に、ネオジム（Ｎｄ）が１．０％追加配合されている。試験例Ｎｏ．３では、重量比でミッシュメタルが１％配合されていると共に、ネオジム（Ｎｄ）が１．５％追加配合されている。試験例Ｎｏ．４では、重量比でミッシュメタルが２％配合されている。試験例Ｎｏ．５では、重量比でミッシュメタルが２％配合されていると共に、ネオジム（Ｎｄ）が１．０％追加配合されている。試験例Ｎｏ．６では、重量比でミッシュメタルが２％配合されていると共に、ネオジム（Ｎｄ）が１．５％追加配合されている。
【００２９】
試験例Ｎｏ．７では、重量比でミッシュメタルが３％配合されている。試験例Ｎｏ．８では、重量比でミッシュメタルが３％配合されていると共に、ネオジム（Ｎｄ）が１．０％追加配合されている。試験例Ｎｏ．９では、重量比でミッシュメタルが３％配合されていると共に、ネオジム（Ｎｄ）が１．５％追加配合されている。試験例Ｎｏ．１０では、重量比でミッシュメタルが３％配合されていると共に、ネオジム（Ｎｄ）が２．０％追加配合されている。試験例Ｎｏ．１１では、重量比でミッシュメタルが３％配合されていると共に、ネオジム（Ｎｄ）が２．５％追加配合されている。試験例Ｎｏ．１２では、重量比でミッシュメタルが３％配合されていると共に、ネオジム（Ｎｄ）が３．０％追加配合されている。試験例Ｎｏ．１３では、重量比でミッシュメタルが３％配合されていると共に、ネオジム（Ｎｄ）が３．５％追加配合されている。
【００３０】
試験例Ｎｏ．１４では、重量比でミッシュメタルが４％配合されている。試験例Ｎｏ．１５では、重量比でミッシュメタルが４．０％配合されていると共に、ネオジム（Ｎｄ）が１．０％追加配合されている。試験例Ｎｏ．１６では、重量比でミッシュメタルが４％配合されていると共に、ネオジム（Ｎｄ）が１．５％追加配合されている。
【００３１】
試験例Ｎｏ．１７では、重量比でミッシュメタルが５．０％配合されていると共に、ネオジム（Ｎｄ）が１．０％追加配合されている。試験例Ｎｏ．１８では、重量比でミッシュメタルが５％配合されていると共に、ネオジム（Ｎｄ）が１．５％追加配合されている。
【００３２】
各試験例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１８）の合金の組成を分析し、その分析結果つまりアルミニウムの量、セリウムの量、ランタンの量、ネオジムの量、プラセオジムの量を表１に示した。表１によれば、発明合金（試験例Ｎｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６、Ｎｏ．８〜Ｎｏ．１８）では、重量比で、ネオジムは０．６〜４．６％の範囲内に規定されていると共に、セリウム、ランタン、ネオジムを主要成分とする希土類元素は１．０〜７．０％の範囲内に規定されており、且つ、アルミニウムは０．８％以下、殊に０．０６％以下に規定されている。
【００３３】
換言すれば、発明合金においては、アルミニウムは０．０６％以下であり、ミッシュメタルの配合割合が増加するにつれて、セリウム、ランタン、ネオジム、プラセオジムは増加していた。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
【表２】
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【００３６】
各試験例について軸力保持特性評価試験を行った。この場合には、図２に示すように、スリーブ状の試験片１を作製し、第１当板１１と、第２当板１２と、頭部１３をもつボルト１４（軸長：Ｍ）と、ナット１５とを用い、ボルト１４の軸部１４ａを第１当板１１の挿通孔、第２当板１２の挿通孔に挿通すると共に、ボルト１４の軸部１４ａの雄ネジ部にナット１５を締結した。そして、下記式に基づいて軸力保持率（％）を求めることにより、耐クリープ性を評価した。この場合、初期軸力は６４ＭＰａとし、高温領域（１５０℃）において３００時間保持した後に軸力保持率を測定した。
【００３７】
軸力保持率（％）＝｛（ＬＦ−ＬＯ）／（Ｌ１−ＬＯ）｝×１００
ＬＯ：締結前のボルトの長さ
Ｌ１：締結後のボルトの長さ
ＬＦ：締結後且つ試験後のボルトの長さ
上記した軸力保持特性評価試験の結果を図１及び表２に示す。図１の横軸は試験例における配合状態を示し、縦軸は軸力保持率（％）を示す。図１、表２から理解できるように、ミッシュメタルの配合が１％である試験例Ｎｏ．１（比較例）は、軸力保持率が６２．１５％であった。しかしミッシュメタル１％の他にネオジムを１．０％追加配合している試験例Ｎｏ．２は、軸力保持率が７４．９９％であった。更に、ミッシュメタル１％の他にネオジムを１．５％追加配合している試験例Ｎｏ．３は、軸力保持率が７２．５８％であった。
【００３８】
更にミッシュメタルの配合が２％である試験例Ｎｏ．４（比較例）は、軸力保持率が６３．１６％であった。しかしミッシュメタル２％の他にネオジムを１．０％追加配合している試験例Ｎｏ．５は、軸力保持率が７８．７１％であった。更に、ミッシュメタル２％の他にネオジムを１．５％追加配合している試験例Ｎｏ．６は、軸力保持率が７４．４２％であった。
【００３９】
更に表２、図１から理解できるように、ミッシュメタルの配合が３％である試験例Ｎｏ．７（比較例）は、軸力保持率が６４．３９％であった。しかしミッシュメタル３％の他にネオジムを１．０％追加配合している試験例Ｎｏ．８は、軸力保持率が７５．６％であった。更に、ミッシュメタル３％の他にネオジムを１．５％追加配合している試験例Ｎｏ．９は、軸力保持率が８３．４７％であった。ミッシュメタル３％の他にネオジムを２．０％追加配合している試験例Ｎｏ．１０は、軸力保持率が８７．３％であった。ミッシュメタル３％の他にネオジムを２．５％追加配合している試験例Ｎｏ．１１は、軸力保持率が８３．８５％であった。ミッシュメタル３％の他にネオジムを３．０％追加配合している試験例Ｎｏ．１２は、軸力保持率が８４．１２％であった。ミッシュメタル３％の他にネオジムを３．５％追加配合している試験例Ｎｏ．１３は、軸力保持率が８４．９２％であった。
【００４０】
更に図１から理解できるように、ミッシュメタルの配合が４％である試験例Ｎｏ．１４は、軸力保持率が７１．３３％であった。しかしミッシュメタル４％の他にネオジムを１．０％追加配合している試験例Ｎｏ．１５は、軸力保持率が８４．４８％であった。更に、ミッシュメタル４％の他にネオジムを１．５％追加配合している試験例Ｎｏ．１６は、軸力保持率が８３．４７％であった。ミッシュメタル５％の他にネオジムを１．０％追加配合している試験例Ｎｏ．１７は、軸力保持率が７９．２％であった。ミッシュメタル５％の他にネオジムを１．５％追加配合している試験例Ｎｏ．１８は、軸力保持率が８２．９３％であった。
【００４１】
上記したようにミッシュメタルを配合すると共にネオジムを追加配合して配合することは、軸力保持率の向上に有効である。換言すれば、耐クリープ性の向上に有効である。
【００４２】
即ち、セリウム、ランタン、ネオジム、プラセオジムといった希土類元素（ミッシュメタル）をマグネシウム合金に含有させつつ、希土類元素において占めるネオジムの割合を増加すれば、コストの低廉化を図りつつ、耐クリープ性に代表される耐熱性を改善でき、従って上記した軸力保持率を高めることができる。但し、ネオジムの追加配合量が増加するに伴い、ネオジム追加配合による効果が飽和する傾向があるばかりか、コストアップの要因となる。
【００４３】
また上記した発明合金のうち代表的なものについて、耐力（ＭＰａ：０．２％の永久歪を生じる応力値）、引張り強さ（ＭＰａ）、伸び（％）、硬さを測定し、試験結果を表２に示した。なお硬さはビッカース硬さとし、負荷荷重５ｋｇｆ（約５０Ｎ）とした。表２によれば、ネオジムが増加するにつれて、耐力、引張り強さ、硬さが増加し易いものの、その効果は飽和する傾向がみられる。
【００４４】
更に、ネオジム自体の重量％をＷ１とし、セリウム、ランタン、ネオジム、プラセオジムの合計の重量％をＷ２とする。表２は、各試験例（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１８）に係るＷ２の値、Ｗ１／Ｗ２の値を示す。表２に示すように、発明合金（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１８のうち、Ｎｏ．１、Ｎｏ．４、Ｎｏ．７を除くもの）では、Ｗ２の値は１．０〜６．０％の範囲であり、Ｗ１／Ｗ２の値は０．１６以上であった。
【００４５】
更に表２は、マグネシウム合金に含まれている（ネオジム量／セリウム量）の割合、つまりＮｄ／Ｃｅの値も示す。表２に示すように、発明合金ではＮｄ／Ｃｅの値は、０．３以上であり、殊に１．０以上のもの、２．０以上のもの、２．６以上のものもあった。
【００４６】
図３の横軸は高温領域（１５０℃）に保持した試験時間（ｈｒ）を示し、図３の縦軸は軸力保持率（％）を示す。この場合には、用いたマグネシウム合金は発明合金である試験例Ｎｏ．９（Ｍｇ−３％ＭＭ−１．５％Ｎｄ）とした。比較例として、ＡＺ９１Ｄ（９％Ａｌ−１％Ｚｎ）に係るマグネシウム合金、ＡＳ２１（２％Ａｌ−１％Ｓｉ）に係るマグネシウム合金、従来技術で述べた特開平７−１１３７１号公報に係るマグネシウム合金（Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ−希土類元素）を用い、軸力保持特性評価試験を同様に行った。比較例の試験結果も図３に示す。図３から理解できるように、発明合金である試験例Ｎｏ．９は、試験時間が長くなっても、軸力保持率には大きな変化は認められなかった。これに対して、特開平７−１１３７１号公報に係るマグネシウム合金では、耐クリープ性が充分ではないため、試験時間が長くなると、軸力保持率は次第に低下した。Ｓｉを含むＡＳ２１に係るマグネシウム合金、Ｚｎを含むＡＺ９１Ｄに係るマグネシウム合金も、耐クリープ性が充分ではないため、試験時間が長くなると、軸力保持率は更に大きく低下した。
【００４７】
また鋳造割れ試験も行った。この場合には、用いたマグネシウム合金は発明合金である試験例Ｎｏ．９（Ｍｇ−３％ＭＭ−１．５％Ｎｄ）とした。鋳造割れ試験では、図４に示すように、所定の拘束長さＭを有するキャビティ２１をもつ金型２２を用い、キャビティ２１に連通する加圧室２５に装入したマグネシウム合金の溶湯２６をプランジャ２４の前進操作により、金型２２のキャビティ２１に装填し、凝固させて行った。キャビティ２１の中央域には、凝固を遅延させるための断熱材２９が配置されている。鋳造割れ試験の条件は下記のようである。
【００４８】
鋳造機：堅型鋳造機
金型：Iビーム型
プランジャ速度：０．６５ｍ／ｓｅｃ
射出圧力：６４ＭＰａ
射出温度：マグネシウム合金の融点＋２０℃
鋳造割れ試験の結果と軸力保持率との関係を図５に示す。図５の横軸は鋳造割れ発生拘束長さ（ｍｍ）を示し、図５の縦軸は軸力保持率（％）を示す。鋳造割れ発生拘束長さは、鋳造割れが発生したときの拘束長さＭを意味し、換言すれば、この長さまで鋳造割れが発生しなかったことを意味する。従って、鋳造割れ発生拘束長さの値が長いほど、耐鋳造割れ性が良好であることを意味する。
【００４９】
比較例として、ＡＥ４２（４％Ａｌ−２％ミッシュメタル）に係るマグネシウム合金、ＡＭ６０Ｂ（６％Ａｌ−０．５％Ｍｎ）に係るマグネシウム合金、従来技術で述べた特開平９−２９１３３２号公報に係るマグネシウム合金（Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ−Ｃａ−希土類元素）、従来技術で述べた特開平７−１１３７１号公報に係るマグネシウム合金（Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ−希土類元素）を用い、鋳造割れ試験を同様に行った。
【００５０】
図５に示すように、発明合金（試験例Ｎｏ．９）では、ＡＥ４２、ＡＭ６０Ｂ、特開平９−２９１３３２号公報、特開平７−１１３７号公報に係るマグネシウム合金に比較して、軸力保持率がかなり大きかった。また、発明合金（試験例Ｎｏ．９）では、鋳造割れ発生拘束長さは、特開平９−２９１３３２号公報に係るマグネシウム合金よりも優れているものの、ＡＥ４２、ＡＭ６０Ｂ、特開平７−１１３７号公報に係るマグネシウム合金よりも多少小さかった。このように発明合金（試験例Ｎｏ．９）では、耐鋳造割れ性の改善に有効なアルミニウムを０．０６％以下とかなり低減しているにもかかわらず、実用上有効な耐鋳造割れ性が確保される。この理由は、発明合金（試験例Ｎｏ．９）では、高温領域における強度が確保されるため、耐鋳造割れ性が確保されるものと推察される。
【００５１】
なお、発明合金は耐クリープ性が改善されるため、熱環境で使用される部品を製造するのに適する。このような部品としては車両のエンジン部品、エンジン廻り部品が例示される。
【００５２】
（その他）
本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。重量比は質量比に置き換えることができ、重量％は質量％に置き換えることができる。明細書全文に表れる名称の形容はあくまで例示であって、一部であっても請求項に記載できるものである。本明細書における発明の実施の形態の欄、実施例の欄、各表に記載した数字は、各元素の上限値または下限値として、各物性値の上限値または下限値として各請求項に記載できるものである。
【００５３】
（付記）上記した記載から次の技術的思想も把握できる。
・マグネシウム合金における（ネオジムの重量％／セリウム重量％）をαとすると、αは０．７以上、１．０以上、１．２以上、１．４以上、１．６以上、１．８以上、２．０以上、２．２以上のうちのいずれかに設定されていることを特徴とする各請求項に記載の耐熱性に優れたマグネシウム合金、及び、その製造方法。
【００５４】
・マグネシウム合金における（ネオジムの重量％／セリウム重量％）をαとすると、αは１．０〜３．０に設定されていることを特徴とする各請求項に記載の耐熱性に優れたマグネシウム合金、及び、その製造方法。
【００５５】
・希土類元素はセリウム、ランタン、ネオジム、プラセオジムであることを特徴とする各請求項に記載の耐熱性に優れたマグネシウム合金、及び、その製造方法。
・鋳造に使用されることを特徴とする各請求項に記載の耐熱性に優れたマグネシウム合金、及び、その製造方法。
【００５６】
・ダイカスト鋳造に使用されることを特徴とする各請求項に記載の耐熱性に優れたマグネシウム合金、及び、その製造方法。
・希土類元素はイットリウムを含まないことを特徴とする各請求項に記載の耐熱性に優れたマグネシウム合金、及び、その製造方法。
【００５７】
・希土類元素の供給源はミッシュメタルであることを特徴とする請求項１に記載の耐熱性に優れたマグネシウム合金。
【００５８】
・重量比で、ネオジム（Ｎｄ）自体を０．６〜４．６％含むと共に、更に、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）を主要成分とする希土類元素を１．０〜７．０％、アルミニウム（Ａｌ）を０．８％以下含み、残部がマグネシウム及び不可避不純物である組成をもち、希土類元素の供給源はミッシュメタルであることを特徴とする耐熱性に優れたマグネシウム合金。
【００５９】
・重量比で、マグネシウム合金を１００％としたとき、１００％において、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）を主要成分とする希土類元素を含むミッシュメタルを１．０〜７．０％配合すると共に、ネオジム（Ｎｄ）を０．８〜３．０％追加配合し、且つ、アルミニウム（Ａｌ）を０．８％以下含むマグネシウム合金を形成し、ネオジム（Ｎｄ）の重量％をＷ１とし、ネオジム（Ｎｄ）を含む希土類元素の重量％をＷ２としたとき、Ｗ１／Ｗ２の値を高めていることを特徴とする耐熱性に優れたマグネシウム合金。
【００６０】
・重量比で、マグネシウム合金を１００％としたとき、１００％において、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）を主要成分とする希土類元素を含むミッシュメタルを１．０〜７．０％配合すると共に、ネオジム（Ｎｄ）を０．８〜３．０％追加配合し、且つ、アルミニウム（Ａｌ）を０．８％以下含む耐熱性に優れたマグネシウム合金。
【００６１】
・重量比で、ネオジム（Ｎｄ）を０．６〜４．６％含むと共に、更に、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）を主要成分とする希土類元素を１．０〜７．０％、アルミニウム（Ａｌ）を０．８％以下含み、残部がマグネシウム及び不可避不純物である組成をもつことを特徴とする耐クリープ性に優れたマグネシウム合金。
【００６２】
・重量比で、マグネシウム合金を１００％としたとき、１００％において、セリウム（Ｃｅ）、ランタン（Ｌａ）、ネオジム（Ｎｄ）を主要成分とする希土類元素を含むミッシュメタルを１．０〜７．０％配合すると共に、ネオジム（Ｎｄ）を０．８〜３．０％追加配合し、且つ、アルミニウム（Ａｌ）を０．８％以下含むマグネシウム合金を形成し、
ネオジム（Ｎｄ）の重量％をＷ１とし、ネオジム（Ｎｄ）を含む希土類元素の重量％をＷ２としたとき、Ｗ１／Ｗ２の値を高めていることを特徴とする耐クリープ性に優れたマグネシウム合金の製造方法。
【００６３】
・大気中において１５０℃で３００時間保持したとき、軸力保持率の低下は１０％以下、または５％以下であることを特徴とする耐熱性に優れたマグネシウム合金。
【００６４】
・各請求項に記載の耐鋳造割れ性及び耐熱性に優れたマグネシウム合金またはその製造方法。
・請求項１に記載のマグネシウム合金を製造することを特徴とする請求項５に係る耐熱性に優れたマグネシウム合金の製造方法。
【００６５】
・各請求項に係るマグネシウム合金で形成された熱環境部品。
・各請求項に係るマグネシウム合金で形成された熱環境ダイカスト部品。
・各請求項に係るマグネシウム合金で形成されたエンジン部品、エンジン廻り部品。
【００６６】
【発明の効果】
本発明に係るマグネシウム合金によれば、アルミニウムを減少させているにもかかわらず耐鋳造割れ性を確保でき、しかも、高温領域における耐クリープ性に代表される耐熱性を改善することができる。
【００６７】
本発明に係る製造方法によれば、アルミニウムを減少させているにもかかわらず耐鋳造割れ性を確保でき、しかも、コスト的に有利なミッシュメタルを使用しつつも、ネオジムを追加配合しているため、Ｗ１／Ｗ２の値を高めることができ、これにより高温領域における耐クリープ性に代表される耐熱性を改善することができる。即ち、本発明に係るマグネシウム合金の製造方法は、本発明に係るマグネシウム合金を製造するのに適する。
【図面の簡単な説明】
【図１】軸力保持率の試験結果を示すグラフである。
【図２】軸力保持特性試験で用いる試験治具の概念図である。
【図３】高温領域（１５０℃）における保持時間と軸力保持率との関係を示すグラフである。
【図４】鋳造割れ試験で用いる試験装置の概念図である。
【図５】耐鋳造割れ性と軸力保持率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
図中、１４はボルト、１５はナット、２２は金型を示す。
【図１】
0003991573.tif 000004
【図２】
0003991573.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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