耐熱マグネシューム合金の新基本系の探索-高融点Mg-Sc-Zr系に注目して-

寻找新型耐热镁合金基础体系——聚焦高熔点Mg-Sc-Zr体系——

基本信息

批准号：
11875150
负责人：
山口正治
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11875150/
关键词：
マグネシュウム合金金属間化合物変形強度析出硬化

项目摘要

欧米の自動車産業におけるマグネシュウム合金の需要は、1993年以来年率20%の伸びを示し、この方面のニーズに見合った高温強度と耐クリープ特性に優れた新合金の開発が勢いを増しつつある。しかし、典型的なダイキャスト合金の使用上限温度は約130℃であり、希土類元素等の添加による析出硬化によって高温強度の向上が計られているが、希土類元素はMgと共晶系を構成し、その添加によって合金の融点が降下するという本質的な問題がある。耐クリープ特性を改善するうえでマトリックスの融点降下は問題である。これらの添加元素によって析出硬化を計るなら、析出物によってMgマトリックスは可能な限り有効に強化されねばならない。本研究では、この本質的問題をクリアし得る新しい耐熱Mg合金の基本系としてMg-Sc系を取り上げ、本系をベースとする合金の相平衝関係と強度・変形特性を明らかにするための基礎研究を行なった。Mg-Sc系にはB2型構造のγ相(MgSc)が析出し、Zrが添加されていれば、ZrがScを一部置換し、Mg(Sc、Zr)を形成して析出硬化に寄与する。しかもScの添加によってMgマトリックスの融点が上昇する。ScはMgの他にNi、CoともB2型構造の金属間化合物を形成する。これら金属間化合物もMgマトリックスと整合性を保ちつつMgマトリックスえお有効に析出硬化すると期待される。これらマトリックスに分散される金属間化合物の中で、NiScは特に興味深い特性を示すことが判明した。NiScは常温で変形能を有し、融点も1270℃と高い。本研究の目的は、高温強度に優れたマグネシュウム合金の開発であるが、検討した合金のいくつかは水素吸蔵合金としても興味ある性質を示すことが明らかになった。

自1993年以来，欧美汽车工业对镁合金的需求以每年20%的速度增长，满足这些需求的具有优异高温强度和抗蠕变性能的新型合金的开发势头强劲。然而，典型压铸合金的使用上限温度约为130℃，并且通过添加稀土元素等进行沉淀硬化来提高高温强度。然而，稀土元素与Mg形成共晶体系。一个本质问题是合金的熔点因其添加而降低。基体的熔点降低是提高抗蠕变性能的一个问题。如果要使用这些添加元素实现沉淀硬化，则必须通过沉淀物尽可能有效地强化镁基体。在本研究中，我们将采用Mg-Sc体系作为能够克服这一基本问题的新型耐热镁合金的基本体系，并研究基于该体系的合金的相平衡关系和强度/变形性能进行了基础研究。在Mg-Sc系中，析出B2型结构的γ相(MgSc)，如果添加Zr，则Zr部分地取代Sc，形成Mg(Sc、Zr)，有助于析出硬化。此外，Sc的添加提高了Mg基体的熔点。 Sc除了与Mg以外还与Ni、Co形成B2型结构的金属间化合物。这些金属间化合物还有望有效地沉淀硬化镁基体，同时保持与镁基体的一致性。在分散在这些基体中的金属间化合物中，NiSc 表现出特别有趣的特性。 NiSc在室温下具有变形能力，熔点高达1270℃。这项研究的目的是开发具有优异高温强度的镁合金，但很明显，所研究的一些合金还表现出作为储氢合金的有趣特性。