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公開番号2025060134
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2023170674
出願日2023-09-29
発明の名称Mg合金及びMg合金の製造方法
出願人テルモ株式会社,国立大学法人東北大学
代理人IBC一番町弁理士法人
主分類C22C 23/06 20060101AFI20250403BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】Scの含有量が少ない、延性と強度とを両立させたMg合金を提供する。
【解決手段】Mgを主成分とする合金であって、Scを10at.%より多く、25at.%以下の範囲で含有し、Li、Al、Zn、Y、Ag、In、Sn、Bi、Nd、及びGdからなる群から選ばれる少なくとも一種からなる第一の添加元素を0.01at.%以上9at.%以下含有し、残部がMg及び不可避不純物からなり、BCC相を有し、0℃～50℃の環境下において変態誘起塑性を備える、Mg合金。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
Ｍｇを主成分とする合金であって、
Ｓｃを１０ａｔ．％より多く、２５ａｔ．％以下の範囲で含有し、
Ｌｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｙ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｎｄ、及びＧｄからなる群から選ばれる少なくとも一種からなる第一の添加元素を０．０１ａｔ．％以上９ａｔ．％以下含有し、
残部がＭｇ及び不可避不純物からなり、
ＢＣＣ相を有し、
０℃～５０℃の環境下において変態誘起塑性を備える、Ｍｇ合金。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
与ひずみ１０％以上を負荷すると、前記ＢＣＣ相の体積分率が減少する、請求項１記載のＭｇ合金。
【請求項３】
破断伸びが２０％以上であり、降伏応力が１５０ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下である請求項１に記載のＭｇ合金。
【請求項４】
Ｓｃ当量（Ｓｃ
ｅｑ
）が以下の式（１）を満たす、請求項１に記載のＭｇ合金：
JPEG
2025060134000010.jpg
5
151
但し、
１９．０＜Ｓｃ
ｅｑ
＜２１．０（ｉｎａｔ．％）であり、
６００＜β単相化温度（Ｔ
β
）＜７００（℃）である。
【請求項５】
第二の添加元素としてＣａ、Ｍｎ、Ｚｒ、及びＣｅからなる群から選ばれる少なくとも一種をさらに含有し、
前記第二の添加元素の含有量が０．０１ａｔ．％以上２．０ａｔ．％以下であり、
前記第一の添加元素の含有量と前記第二の添加元素の含有量との合計が９ａｔ．％以下である、請求項１に記載のＭｇ合金。
【請求項６】
前記ＢＣＣ相の分率が９０体積％未満である、請求項１～５のいずれか１項に記載のＭｇ合金。
【請求項７】
ＢＣＣ相を有し、変態誘起塑性を備えるＭｇ合金の製造方法であって、
Ｍｇを主成分とし、Ｓｃを１０ａｔ．％より多く、２５ａｔ．％以下の範囲で含有し、Ｌｉ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｙ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｎｄ、及びＧｄからなる群から選ばれる少なくとも一種からなる第一の添加元素を０．０１ａｔ．％以上９ａｔ．％以下含有し、残部がＭｇ及び不可避不純物からなるように各成分を溶解する溶解工程と、
５００℃以上の温度で溶体化する溶体化工程と、
１０００℃／分より速い冷却速度で冷却する冷却処理工程と、を有する、Ｍｇ合金の製造方法。
【請求項８】
前記溶解工程において、第二の添加元素としてＣａ、Ｍｎ、Ｚｒ、及びＣｅからなる群から選ばれる少なくとも一種をさらに含有し、
前記第二の添加元素の含有量が０．０１ａｔ．％以上２．０ａｔ．％以下であり、
前記第一の添加元素の含有量と前記第二の添加元素の含有量との合計が９ａｔ．％以下であるように溶解する、請求項７に記載のＭｇ合金の製造方法。
【請求項９】
前記ＢＣＣ相の分率が９０体積％未満である、請求項７又は８に記載のＭｇ合金の製造方法。
【請求項１０】
５０℃～４００℃の温度範囲にて時効処理する時効処理工程を有する、請求項７又は８に記載のＭｇ合金の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、変態誘起塑性を備えるＭｇ合金及びそのＭｇ合金の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
マグネシウム合金（以下、Ｍｇ合金）は、低密度で軽量であり、比強度も高く、さらに資源も豊富に存在する。そのため、自動車や航空機の構造材料や医療材料等、様々な分野での実用化が期待されている。しかしながら、Ｍｇ合金は未だ十分な実用化に至っていない。その原因として、例えば、延性が乏しい、強度が低い、加工性が乏しい等の機械的性質の不十分さが挙げられる。
【０００３】
一般のマグネシウム合金が延性や強度に乏しい原因として、主相がＨＣＰ（ｈｅｘａｇｏｎａｌｃｌｏｓｅ－ｐａｃｋｅｄ）構造であることが挙げられており、変形中に形成される二重双晶内部において局所的大変形が生じるため早期破壊が生じることが指摘されている。こうした問題の解決策として、結晶粒の微細化やランダム化といった結晶の制御が試みられている（非特許文献１）が、その構造はＨＣＰのままであり、構造に起因する異方性が存在するため延性の向上には限界がある。
【０００４】
また、Ｍｇ合金の加工性を向上させる技術としてＭｇ－Ｌｉ合金がある（特許文献１、２）。ＭｇへＬｉを所定量添加すると、結晶構造がＨＣＰ構造からＢＣＣ（ｂｏｄｙ-ｃｅｎｔｅｒｅｄｃｕｂｉｃ）構造へと変化し、加工性が向上する。しかしながら、リチウム含有量が多くなるにつれ、耐食性が低下し、さらに、Ｍｇ－Ｌｉ合金は硬さや強度が低く、熱安定性も悪いという問題がある。
【０００５】
上述の課題を解決するためのＭｇ合金として、Ｍｇに所定量のＳｃを添加したＭｇ－Ｓｃ合金が開発されている。Ｍｇに所定量のスカンジウム（Ｓｃ）を添加することにより、Ｍｇ合金の強度が向上することが報告されている（非特許文献２）。また、Ｍｇ－Ｓｃ合金が変態誘起塑性（ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｄｕｃｅｄｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ、ＴＲＩＰ）変形を起こし、それによって高い延性と強度との双方を備えることが報告されている（非特許文献３）。
【０００６】
これらの報告によると、所定量のＳｃを含有するＭｇ－Ｓｃ合金は良好な延性と強度とを両立した合金であると言え、様々な産業分野で活用されることが期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１１－５８０８９号公報
特開２００１－４０４４５号公報
【非特許文献】
【０００８】
Miura, H. et al.,2010, Trans. Nonferrous Met. Soc. China, Vol. 20, p.1294-1298.
C.J. Silva et al., Mater. Sci. Eng. A, vol 692 (2017) pp 199-213
Keisuke Yamagishi. et al., Journal of Alloys and Compounds 931 (2023) 167507
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、発明者らは、上述のＭｇ－Ｓｃ合金では、Ｓｃを比較的多量に含有させなければならない点に着目した。レアメタルの一つであるＳｃは産出国が限られており、さらに世界的に生産量も少なく、供給が不安定であるという問題点があるため、そのＳｃを比較的多量に含むＭｇ－Ｓｃ合金自体の供給も不安定になる可能性がある。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、Ｓｃの含有量を低減しながらも、延性と強度とを両立させたＭｇ合金を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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