專利名稱：：耐熱性鎂合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及可承受住高溫下高負(fù)荷使用的耐熱性鎂合金。
背景技術(shù)：
：比鋁合金質(zhì)量更輕的鎂合金從輕量化的觀點(diǎn)出發(fā)，作為飛機(jī)材料或車輛材料等廣泛使用。但是，鎂合金根據(jù)用途由于強(qiáng)度或耐熱性不充分，因此要求進(jìn)一步提高特性。因此，特開2004-162090號(hào)公報(bào)和特開2004-232060號(hào)公報(bào)公開了適量含有釣(Ca)和鋁(Al)的鎂合金。這些文獻(xiàn)中，由于Ca-Al化合物或Mg-Ca化合物結(jié)晶或析出至鎂合金的Mg晶粒的晶界，因此抑制了位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)。結(jié)果，鎂合金在高溫區(qū)域處蠕變變形少、顯示優(yōu)異的耐熱性。進(jìn)而，上述鎂合金通過使Mn固溶于Mg晶粒中，將鎂合金固溶強(qiáng)化。
發(fā)明內(nèi)容合金的金屬組織會(huì)大大影響其特性。因此，為了獲得具有對(duì)于高溫下使用充分的強(qiáng)度或耐蠕變性的鎂合金，有必要使添加元素的種類或量等適合，控制金屬組織。本發(fā)明的目的在于通過使用適當(dāng)?shù)暮辖鹪?、控制鎂合金的金屬組織，提供晶粒內(nèi)和結(jié)晶晶界均被強(qiáng)化、顯示優(yōu)異耐熱性的鎂合金。即，本發(fā)明的耐熱性鎂合金，其特征在于含有主成分的鎂(Mg),選自鋁(Al)和鎳(Ni)的任一種以上的笫一合金元素Ml,選自錳(Mn)、鋇(Ba)、鉻(Cr)和鐵(Fe)的任一種以上的第二合金元素M2,鈣(Ca);具有含有Mg晶粒、析出至該Mg晶粒的粒子內(nèi)的板狀析出物、在該Mg晶粒的晶界結(jié)晶且形成微觀上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)的晶界結(jié)晶物的金屬組織。予以說明，本發(fā)明中"微觀上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)"是指宏觀上呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造(三維網(wǎng)構(gòu)造)、在網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部結(jié)晶也連續(xù)存在的狀態(tài)(參照?qǐng)D2)。因此，不包括即便呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造但其內(nèi)部由小結(jié)晶構(gòu)成的不連續(xù)狀態(tài)(參照?qǐng)D3)。本發(fā)明的耐熱性鎂合金在后詳細(xì)說明，通過含有第二合金元素M2，Mg晶粒的粒子內(nèi)具有板狀的析出物、晶界中具有形成微觀上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)的晶界結(jié)晶物。板狀的析出物由于存在于Mg晶粒內(nèi)，因此阻礙了在Mg晶粒內(nèi)的位錯(cuò)移動(dòng)，難以變形。另外，由于形成網(wǎng)絡(luò)的晶界結(jié)晶物微觀上連續(xù)地存在于Mg晶粒的晶界，因此晶界的強(qiáng)度提高。結(jié)果，本發(fā)明的Mg合金即便在高溫領(lǐng)域中也顯示高的機(jī)械特性。即，本發(fā)明的耐熱性鎂合金通過同時(shí)強(qiáng)化Mg晶粒的粒子內(nèi)和晶界，因此高溫領(lǐng)域內(nèi)的機(jī)械特性大大提高。上述析出物包含C15型結(jié)晶構(gòu)造的拉夫斯相化合物是理想的。另外，上述析出物平行于Mg結(jié)晶的{001}面析出是理想的。形成微觀上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)的上述晶界結(jié)晶物包含Mg-M1-Ca系化合物是理想的。另夕卜，上述晶界結(jié)晶物包含C14型結(jié)晶構(gòu)造和C36型結(jié)晶構(gòu)造的拉夫斯相化合物的混晶相是理想的，此時(shí)，上述混晶構(gòu)造相比較于C36型結(jié)晶構(gòu)造可以更多地含有C14型結(jié)晶構(gòu)造。當(dāng)析出物平行于Mg結(jié)晶的{001}面而析出時(shí)，抑制了六方晶Mg結(jié)晶在滑動(dòng)面上的位錯(cuò)移動(dòng)。當(dāng)晶界結(jié)晶物包含C14型結(jié)晶構(gòu)造和C36型結(jié)晶構(gòu)造的拉夫斯相化合物的混晶相時(shí)，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的化合物不會(huì)發(fā)生相分離，表面上看來幾乎為單晶(參照?qǐng)D4)，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的結(jié)晶晶界的面積或晶粒數(shù)達(dá)到最小。予以說明，上述"C14型"、"C15型"、"C36型"是指Stmkturberichte雜志的符號(hào)，分別表示拉夫斯相中的MgZn2、MgCu2、MgNi2所代表的3個(gè)類似的基本結(jié)晶構(gòu)造。進(jìn)而，上述Mg晶粒內(nèi)具有含有上述第二合金元素M2的微粒子是理想的。當(dāng)使本發(fā)明的耐熱性鎂合金全體為100質(zhì)量％時(shí)，優(yōu)選含有2質(zhì)量%以上4質(zhì)量％以下的Ca、使上述第一合金元素Ml相對(duì)于Ca的質(zhì)量比(Ml/Ca)為0.9以上1.1以下、含有0.3質(zhì)量％以上0.6質(zhì)量％以下的上述第二合金元素M2，剩余為Mg和不可避免的雜質(zhì)?；蛘撸?dāng)使本發(fā)明的耐熱性鎂合金全體為100原子％時(shí)，優(yōu)選含有1.235原子％以上2.470原子％以下的Ca、使上述第一合金元素Ml相對(duì)于Ca的原子比(Ml/Ca)為1.34以上1.63以下、含有0.13原子％以上50.27原子。/o以下的上述第二合金元素M2，剩余為Mg和不可避免的雜質(zhì)。通過使本發(fā)明的耐熱性鎂合金所含有的第一合金元素、第二合金元素和Ca的含有比例為適當(dāng)范圍，可獲得具有從高溫下機(jī)械特性觀點(diǎn)出發(fā)理想的的金屬組織的耐熱性鎂合金。予以說明，本說明書中"耐熱性"用高溫環(huán)境中的鎂合金的機(jī)械性質(zhì)(例如利用應(yīng)力緩和試驗(yàn)或軸力保持實(shí)驗(yàn)的蠕變特性或高溫強(qiáng)度等)評(píng)價(jià)。圖1為用金屬顯微鏡觀察#01試驗(yàn)片截面的金屬組織照片。圖2為用透射顯微鏡(TEM)觀察#01觀察試樣的金屬組織照片。圖3為用TEM觀察弁C1觀察試樣的金屬組織照片。圖4為#01觀察試樣的暗視野掃描透射電子顯微鏡(DF-STEM)像。圖5為弁C1觀察試樣的DF-STEM像。圖6為#01^L察試樣的TEM像和電子書f射(入射方向<110)。圖7為存017見察試樣的TEM像和電子衍射(入射方向<111)。圖8為^C1觀察試樣的TEM像和電子衍射(入射方向<111)。圖9為觀察#01觀察試樣的Mg晶粒內(nèi)的DF-STEM像。予以說明，#01和弁C1在后述實(shí)施例中是用于區(qū)別組成不同的鎂合金的符號(hào)。具體實(shí)施例方式以下說明用于實(shí)施本發(fā)明耐熱性鎂合金(以下簡(jiǎn)稱"鎂合金")的最佳方式。本發(fā)明的鎂合金含有主成分的鎂(Mg)、第一合金元素M1、第二合金元素M2、鈣(Ca),具有含有Mg晶粒、析出至Mg晶粒的粒子內(nèi)的板狀析出物、在該Mg晶粒的晶界結(jié)晶且形成微觀上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)的晶界結(jié)晶物的金屬組織。本發(fā)明的鎂合金中，板狀的析出物存在于Mg晶粒內(nèi)。板狀的析出物阻礙在Mg晶粒內(nèi)的位錯(cuò)移動(dòng)。結(jié)晶的變形通過位錯(cuò)在滑動(dòng)面上移動(dòng)而發(fā)生。因此，可以是平行于六方晶Mg結(jié)晶的c面、即Mg結(jié)晶(OOl)面的板狀析出物。予以說明，板狀析出物的板厚為2-20nm、板厚越厚，則機(jī)械特性越提高。另夕卜，析出物可以包含C15型結(jié)晶構(gòu)造的拉夫斯相化合物。其原因在于，可以預(yù)測(cè)到Mg結(jié)晶的c面和C15構(gòu)造的{111}面易于形成結(jié)晶學(xué)上相互穩(wěn)定的界面、促進(jìn)板狀析出物的形成。構(gòu)成具有這種結(jié)晶構(gòu)造的析出物的化合物可以是M1-Ca系化合物和/或Mg-Ml-Ca系化合物。本發(fā)明的鎂合金還可進(jìn)一步在Mg晶粒的粒子內(nèi)具有微粒子。微粒子為Mg晶粒內(nèi)，基本存在于板狀析出物的周圍。可認(rèn)為該微粒子即便存在于Mg晶粒內(nèi)，也不會(huì)直接有助于提高M(jìn)g晶粒內(nèi)的強(qiáng)度。然而，微粒子的存在與析出物的生成有關(guān)(后面敘述)，微粒子例如為Ml-M2系化合物等含有M2的微粒子。予以說明，微粒子為大致球形、粒徑為10~15nm左右。本發(fā)明的鎂合金中，形成微觀上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)的晶界結(jié)晶物在Mg晶粒的晶界結(jié)晶而存在。例如，即便是從本發(fā)明鎂合金中除去第二合金元素M2的組成，也有宏觀上晶界結(jié)晶物在Mg晶粒的晶界結(jié)晶、同時(shí)形成網(wǎng)絡(luò)的情況。但是，在不含Mg的鎂合金中，在形成網(wǎng)絡(luò)的晶界結(jié)晶物中觀察不到微觀的連續(xù)性。另一方面，本發(fā)明的鎂合金中，通過含有M2，晶界結(jié)晶物形成微觀上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)。通過網(wǎng)絡(luò)在微觀上連續(xù)，大大降低構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的化合物的結(jié)晶晶界的面積或晶粒數(shù)。結(jié)果，晶界的強(qiáng)度提高、被強(qiáng)化。此時(shí)，晶界結(jié)晶物的網(wǎng)絡(luò)希望覆蓋在鎂合金的400pmx600nm左右區(qū)域截面上呈現(xiàn)線狀的Mg晶粒晶界中的70%以上(將該值簡(jiǎn)稱"網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率")。另外，晶界結(jié)晶物可以包含C14型結(jié)晶構(gòu)造和C36型結(jié)晶構(gòu)造的拉夫斯相化合物的混晶相。C14型結(jié)晶構(gòu)造和C36型結(jié)晶構(gòu)造互為六方晶系，易于形成混晶相，因此是理想的。混晶相的拉夫斯相化合物沒有限定，由于接近單晶，因此晶界結(jié)晶物在微觀上連續(xù)，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的化合物的結(jié)晶晶界的面積或晶粒數(shù)達(dá)到最小。另外，晶界結(jié)晶物包含Mg-Ml-Ca系化合物是理想的。Mg2Ca為C14型結(jié)晶構(gòu)造，推測(cè)通過M1固溶于Mg2Ca中，形成C14型結(jié)晶構(gòu)造和C36型結(jié)晶構(gòu)造的混晶相。此時(shí)，混晶相中相比較于C36型結(jié)晶構(gòu)造、可更多地含有C14型結(jié)晶構(gòu)造。具有如上金屬組織的本發(fā)明鎂合金含有主成分的鎂(Mg)、第一合金元素M1、第二合金元素M2和鈣(Ca)。7第一合金M1可以使用選自鋁(Al)和鎳(Ni)中的至少1種。Al和Ni均與Ca反應(yīng)形成化合物，是呈現(xiàn)C15型拉夫斯構(gòu)造的元素，在呈現(xiàn)C14型拉夫斯構(gòu)造的Mg2Ca為支配的條件下，通過Al和/或Ni固溶于Mg2Ca中，形成C14型拉夫斯構(gòu)造和C36型拉夫斯構(gòu)造的混晶相。第二合金元素M2可以使用選自錳(Mn)、鋇(Ba)、鉻(Cr)和鐵(Fe)的至少l種。作為M2可以使用這些元素的理由可以通過本發(fā)明的鎂合金在冷卻過程中的組織變化進(jìn)行說明。從鑄造包含本發(fā)明鎂合金的鑄造物時(shí)的普通凝固工序(空氣冷卻)的冷卻曲線中可見3個(gè)溫度停滯點(diǎn)(使各個(gè)溫度為T1、T2和T3,T1>T3、T2>T3)。當(dāng)熔融金屬的溫度達(dá)到初晶溫度(凝固開始的溫度Tl=600。C以上620。C以下)時(shí)，初晶Mg結(jié)晶。另夕卜，可預(yù)測(cè)到達(dá)T2時(shí)，Ml和M2發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生作為高溫生成化合物的Ml-M2系化合物的微粒子。接著，達(dá)到共晶溫度T3時(shí)，隨著共晶Mg、形成網(wǎng)絡(luò)的晶界結(jié)晶物結(jié)晶。對(duì)鑄造物的微粒子進(jìn)行元素分析時(shí)，結(jié)果可知相比較于理論值含有更多的M2。即，可以預(yù)測(cè)到相比較于T3更為低溫的區(qū)域內(nèi)，Ml從微粒子(Ml-M2系化合物)排出，排出的Ml隨著溶解于Mg晶粒內(nèi)的Ca的凝集，與Ca形成化合物而析出。因此，第二合金元素M2有必要在高于T3的高溫下與第一合金元素Ml反應(yīng)的同時(shí)、難以溶于Mg。從這種理由出發(fā)，作為第二合金元素，在過渡元素中可以使用選自錳(Mn)、鋇(Ba)、4各(Cr)和4失(Fe)的至少l種。這些元素具有同等程度的原子半徑、采用類似的結(jié)晶構(gòu)造，進(jìn)而在較高溫的區(qū)域、具體地僅在T1和T3之間與Ml生成化合物。予以說明，本發(fā)明的鎂合金含有上述第一合金元素和笫二合金元素的各自至少l種。可以分別含有第1元素和第2元素中的一種，還可以含有數(shù)種其中的任一者或兩者。本發(fā)明的鎂合金在將全體作為100質(zhì)量％時(shí)，優(yōu)選含有2質(zhì)量％以上4質(zhì)量％以下的Ca、使上述第一合金元素Ml相對(duì)于Ca的質(zhì)量比(Ml/Ca)為0.9以上1.1以下、含有0.3質(zhì)量％以上0.6質(zhì)量％以下的上述第二合金元素M2,剩余為Mg和不可避免的雜質(zhì)?；蛘撸景l(fā)明的鎂合金在將全體為100原子％時(shí)，優(yōu)選含有1.235原子％以上2.470原子%以下的Ca、使上述第一合金元素Ml相對(duì)于Ca的原子比(Ml/Ca)8為1.34以上1.63以下、含有0.13原子％以上0.27原子％以下的上述第二合金元素M2，剩余為Mg和不可避免的雜質(zhì)。在M1/Ca以質(zhì)量比為小于0.9(即以原子比計(jì)小于1.34)時(shí)，Ca的含量多、鑄造性惡化，因此不優(yōu)選。另一方面，在M1/Ca以質(zhì)量比超過1.1(即以原子比計(jì)超過1.63)時(shí)，晶界結(jié)晶物難以變?yōu)榛炀?，易于形成僅由C36型拉夫斯構(gòu)造構(gòu)成的晶粒，發(fā)生相分離，因此不優(yōu)選。進(jìn)而，C36型結(jié)晶構(gòu)造暴露于高溫下時(shí)，易于向C15型結(jié)晶構(gòu)造相轉(zhuǎn)移(ScriptaMaterialia51(204)1005-1010)。C15型結(jié)晶構(gòu)造在高溫區(qū)域內(nèi)易于發(fā)生塊狀凝集，不會(huì)形成微觀上連續(xù)的結(jié)晶物網(wǎng)絡(luò)，因此高溫的機(jī)械特性顯著降低。進(jìn)而優(yōu)選的Ml/Ca值為0.95以上1.05以下(即，以原子比計(jì)為1.42-1.56)。當(dāng)?shù)诙辖鹪豈2的含有比例小于0.3質(zhì)量％(即0.13原子％)時(shí)，無法使在冷卻過程(凝固過程)中構(gòu)成析出物的Ml作為化合物得以保持，析出物不能充分地析出，因此不優(yōu)選。另外，由于4艮多M1未與M2結(jié)合而殘留，作為晶界結(jié)晶物易于形成僅具有不采用混晶構(gòu)造的C36型拉夫斯構(gòu)造的晶粒，發(fā)生相分離，因此不優(yōu)選。另一方面，M2的含有比例超過0.6質(zhì)量％(即0.27原子％)時(shí)，含有M2的化合物析出至晶界結(jié)晶物中，割斷網(wǎng)絡(luò)，因此不優(yōu)選。更優(yōu)選的M2的含有比例的下限為0.34質(zhì)量％(即0.15原子°/。)以上。更優(yōu)選的M2的上限為0.55質(zhì)量％(即0.25原子％)以下、更優(yōu)選為0.5質(zhì)量％(即0.23原子％)以下。Ca是與Mg—起形成C14和C36型拉夫斯構(gòu)造的元素。Ca的含有比例小于2質(zhì)量°/。(即1.235原子％)時(shí)，無法充分地生成析出物或晶界結(jié)晶物，耐熱特性的提高效果不充分，因此不優(yōu)選。另一方面，當(dāng)Ca的含有比例超過4質(zhì)量％(即2.470原子％)時(shí)，析出物或晶界結(jié)晶物的生成量過多，在后加工中會(huì)出現(xiàn)問題，因此不優(yōu)選。更優(yōu)選的Ca的含有比例為2.5質(zhì)量％以上3.5質(zhì)量％以下(即1.54原子％以上2.16原子％以下)。本發(fā)明的鎂合金不限定于通常的重力鑄造或加壓鑄造，還可以是經(jīng)壓鑄鑄造者。另外，鑄造所使用的鑄模也不限定于砂模、金屬模等。凝固工序的冷卻速度也無特別限定，可以在大氣環(huán)境中放冷。本發(fā)明的鎂合金的用途以宇宙、軍事、航空的領(lǐng)域?yàn)榇?，涉及汽車、家庭電器等各種領(lǐng)域。最優(yōu)選在發(fā)揮其耐熱性、高溫環(huán)境下使用的制品，例如汽車的引擎艙內(nèi)所配置的引擎、變速器、空調(diào)用壓縮機(jī)或它們的關(guān)聯(lián)制品中使用本發(fā)明的鎂合金。具體地可以舉出，內(nèi)燃機(jī)的汽缸蓋、汽缸體、油底殼，內(nèi)燃機(jī)的葉輪充電器用壓縮器、汽車等使用的變速器殼等。以上說明了本發(fā)明的耐熱性鎂合金的實(shí)施方式，本發(fā)明并非限定上述實(shí)施方式?？梢栽诓幻撾x本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，以本領(lǐng)域技術(shù)人員所實(shí)施的可進(jìn)4亍的改變、改良的各種方式實(shí)施。以下舉出實(shí)施例，具體地說明本發(fā)明。制作改變了鎂合金中的Al、Ca和Mn含量(添加量)的2種試驗(yàn)片，在觀察這些金屬組織的同時(shí)，進(jìn)行應(yīng)力緩和試驗(yàn)。[試'驗(yàn)片的制造〗在電爐中預(yù)熱的鐵制坩堝內(nèi)面涂布氯化物系的焊劑，向其中投入稱量的純鎂基底金屬、純A1、根據(jù)需要的Mg-Mn合金進(jìn)行溶解。進(jìn)而，在保持于750。C的該熔融金屬中添加Ca(熔融金屬制備工序)。充分地?cái)嚢柙撊廴诮饘?，完全地溶解原料后，在同溫度下短暫靜置保持。在該溶解操作中，為了防止Mg的燃燒，向熔融金屬表面吹拂二氧化碳和SF6氣體的混合氣體，將焊劑適當(dāng)?shù)厣⒉加谌廴诮饘俦砻妗⑷绱双@得的各種合金熔融金屬流入規(guī)定形狀的金屬模內(nèi)(熔融金屬注入工序)，在大氣環(huán)境中使其凝固(凝固工序)。如此，利用重力鑄造制造30mmx300mmx40mm的試驗(yàn)片。將所得試-瞼片作為#01(含有Mn的實(shí)施例)、#C1(不含Mn的比較例)。將各試驗(yàn)片的化學(xué)組成示于表l。予以說明，表l的鎂合金組成中，剩余為Mg。表1試驗(yàn)片鎂合金組成[質(zhì)量％]鎂合金組成[原子％]AlCaMnAlGaMnAl/Ca弁OI330.52.751.850.231.49#c，33-2.741.85—1.48予以說明，表1中，#01和弁C1的合金組成的單位使用[質(zhì)量％]和[原子％]。這里，使用了單位[質(zhì)量％]的值為熔融金屬制備工序的投入量，將該值換算為"原子％"。[金屬組織的觀察〗使用金屬顯微鏡或透射電子顯微鏡(TEM)觀察試驗(yàn)片#01和#。1。圖1為利用金屬顯微鏡觀察#01試驗(yàn)片的截面的金屬組織照片。觀察Mg晶粒(明亮部分)和在Mg晶粒晶界呈網(wǎng)絡(luò)狀存在的晶界結(jié)晶物(黑暗部分)。予以說明，雖未圖示，觀察弁C1試驗(yàn)片的截面，也獲得與圖1相同的金屬組織照片。即，任何試驗(yàn)片在宏觀上均觀察到網(wǎng)絡(luò)狀的晶界結(jié)晶物。接著，為了觀察金屬組織的微細(xì)構(gòu)造，將各試驗(yàn)片作為薄片狀的觀察試樣，使用TEM進(jìn)行觀察。圖2和圖3分別為用TEM觀察糾1和#。1觀察試樣的金屬組織照片。均觀察到2個(gè)以上初晶Mg的晶粒相互鄰接的結(jié)晶晶界。圖2(#01)中，晶界結(jié)晶物(黑暗部分)成長(zhǎng)為片晶狀而連續(xù)。圖3(#C1)中，晶界結(jié)晶物被部分地截?cái)喽贿B續(xù)。予以說明，#01的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率約為90%。另外，圖4和圖5分別為觀察#01和存C1觀察試樣的晶界結(jié)晶物的暗視野掃描透射電子顯微鏡(DF-STEM)像。#01的試驗(yàn)片如圖4所示未見相分離，#C1的試驗(yàn)片如圖5所示可見相分離。對(duì)圖4和圖5的DF-STEM像進(jìn)行利用能量分散型X射線分光法(EDX)的元素測(cè)繪時(shí)，圖4(#01)中，Mg、Al和Ca均勻地分布；但圖5(#C1)中，在凝集為粒狀、發(fā)生相分離的晶粒中，Al的濃度高。由A1濃度高的晶粒獲得C36型結(jié)晶構(gòu)造的電子衍射。另一方面，圖4和圖5中，由Mg、Al和Ca分別均勻分布的結(jié)晶主要獲得C14型結(jié)晶構(gòu)造的電子衍射圖案，一部分即便沒有發(fā)生相分離，也出現(xiàn)了作為C14型結(jié)晶構(gòu)造的2倍周期的C36型結(jié)晶構(gòu)造的衍射點(diǎn)。即，Mg、Al和Ca均勻地分布結(jié)晶是C14型結(jié)晶構(gòu)造和C36型結(jié)晶構(gòu)造的混晶相、表面上看幾乎為單晶。因此，#01的試驗(yàn)片中形成網(wǎng)絡(luò)的晶界結(jié)晶物微觀上連續(xù)，表面上看幾乎為單晶。另一方面，#C1的試驗(yàn)片中即便晶界結(jié)晶物宏觀上形成網(wǎng)絡(luò)，但微觀上不連續(xù)，僅由C36型結(jié)晶構(gòu)造構(gòu)成的拉夫斯相化合物發(fā)生相分離而存在。予以說明，雖未圖示，但對(duì)于使#01中Mn含量為0.2質(zhì)量％(即0.09原子％)的鎂合金，也使用TEM觀察晶界結(jié)晶物。根據(jù)所得iiDF-STEM像，Mn量增加時(shí)，#C1(圖5)中所見的塊狀凝集減少，帶狀延伸的化合物占據(jù)多數(shù)，而Mn含量為0.2質(zhì)量％時(shí)，未見#01(圖4)所觀察到的連續(xù)性。圖6和圖7為試驗(yàn)片#01的TEM像、圖8為試驗(yàn)片#C1的TEM像。圖6使入射方向?yàn)?lt;110>、圖7和圖8使入射方向?yàn)椤磍ll〉觀察Mg晶粒內(nèi)。圖6(#01)中，可見平行于{001}面的條紋狀析出物。而且，由在與圖6相同的位置處、傾斜入射方向進(jìn)行觀察的圖7可知，析出物為平行于{001}面的板狀。對(duì)于該板狀析出物進(jìn)行STEM-EDX分析時(shí)，主要檢測(cè)到Al和Ca。另外，由板狀析出物獲得與Al2Ca相一致的C15型結(jié)晶構(gòu)造的電子衍射圖案。另一方面，圖8(#C1)中，未見明確的條紋狀對(duì)比。予以說明，即便進(jìn)行與#01相同的STEM-EDX分析，也幾乎未檢測(cè)到Al或Ca。因此，在弁C1的試驗(yàn)片中幾乎不存在析出物。圖9為觀察#01觀察試樣的Mg晶粒內(nèi)的DF-STEM像。在板狀的析出物周圍可見多個(gè)微粒子。對(duì)微粒子(圖9的B)進(jìn)行元素分析時(shí)，檢測(cè)到Mn。予以說明，即便分析(圖9的A)板狀析出物，也未^r測(cè)到Mn。對(duì)在表1所示試驗(yàn)片#01和#。1的基礎(chǔ)上、含有表2所示AXE662、AE42、AZ91D(均為ASTM規(guī)格)的各個(gè)試驗(yàn)片進(jìn)行應(yīng)力緩和試驗(yàn)，研究鎂合金的耐熱性(蠕變特性)。應(yīng)力緩和試驗(yàn)測(cè)定在試驗(yàn)時(shí)間中對(duì)試驗(yàn)片施加荷重至規(guī)定變形量時(shí)的應(yīng)力隨時(shí)間減少的過程。具體地說，在150。C大氣環(huán)境中，對(duì)試^r片負(fù)荷lOOMPa的壓縮應(yīng)力，隨時(shí)間的經(jīng)過降低該壓縮應(yīng)力，使得此時(shí)的試驗(yàn)片的變位保持一定。表2和表3表示各試驗(yàn)片的合金組成和應(yīng)力緩和試驗(yàn)的40小時(shí)后應(yīng)力。予以說明，表2和表3的鎂合金組成中剩余為Mg。另外，"RE"為4巿鑭稀土合金。12<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>試驗(yàn)片#01與其他試驗(yàn)片相比，所負(fù)荷的應(yīng)力的減少比例特別少，即便在高溫下也顯示高耐蠕變性。其原因在于，通過Mn的存在、在Mg結(jié)晶例粒子的晶界形成微觀上連續(xù)的牢固網(wǎng)絡(luò)、Mg晶粒內(nèi)的板狀析出物抑制位錯(cuò)移動(dòng)，變形阻力增大，試驗(yàn)片#01的強(qiáng)度提高。權(quán)利要求1.一種耐熱性鎂合金，其含有主成分的鎂(Mg)，選自鋁(Al)和鎳(Ni)的任一種以上的第一合金元素M1，選自錳(Mn)、鋇(Ba)、鉻(Cr)和鐵(Fe)的任一種以上的第二合金元素M2和鈣(Ca)；其特征在于，具有含有Mg晶粒、析出至該Mg晶粒的粒子內(nèi)的板狀析出物、在該Mg晶粒的晶界結(jié)晶且形成微觀上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)的晶界結(jié)晶物的金屬組織。2.如權(quán)利要求1所述的耐熱性鎂合金，其中所述析出物包含C15型結(jié)晶構(gòu)造的拉夫斯相化合物。3.如權(quán)利要求1所述的耐熱性鎂合金，其中所述析出物平行于Mg結(jié)晶的{001}面析出。4.如權(quán)利要求1所述的耐熱性鎂合金，其中所述晶界析出物包含Mg-Ml-Ca系化合物。5.如權(quán)利要求1所述的耐熱性鎂合金，其中所述晶界析出物包含C14型結(jié)晶構(gòu)造和C36型結(jié)晶構(gòu)造的拉夫斯相化合物的混晶相。6.如權(quán)利要求5所述的耐熱性鎂合金，其中所述混晶構(gòu)造中相比較于C36型結(jié)晶構(gòu)造更多地含有C14型結(jié)晶構(gòu)造。7.如權(quán)利要求1所述的耐熱性鎂合金，其中所述Mg晶粒內(nèi)具有含有M2的微粒子。8.如權(quán)利要求1所述的耐熱性鎂合金，當(dāng)使全體為100質(zhì)量％時(shí)，含有2質(zhì)量％以上4質(zhì)量％以下的Ca、使上述第一合金元素Ml相對(duì)于Ca的質(zhì)量比(Ml/Ca)為0.9以上1.1以下、含有0.3質(zhì)量％以上0.6質(zhì)量o/q以下的上述第二合金元素M2，剩余為Mg和不可避免的雜質(zhì)。9.如權(quán)利要求8所述的耐熱性鎂合金，其中含有0.3質(zhì)量％以上0.5質(zhì)量％以下的上述第二合金元素M2。10.如權(quán)利要求1所述的耐熱性鎂合金，當(dāng)使全體為100原子％時(shí)，含有1.235原子％以上2.470原子％以下的Ca、使上述第一合金元素M1相對(duì)于Ca的原子比(Ml/Ca)為1.34以上1.63以下、含有0.13原子％以上0.27原子％以下的上述第二合金元素M2，剩余為Mg和不可避免的雜質(zhì)。11.如權(quán)利要求10所述的耐熱性鎂合金，其中含有0.15原子％以上0.25原子％以下的上述第二合金元素M2。12.如權(quán)利要求1所述的耐熱性鎂合金，其中上述第一合金元素為Al、上述第二合金元素為Mn。全文摘要本發(fā)明的耐熱性鎂合金，其含有主成分的Mg，選自Al和Ni的任一種以上的第一合金元素M1，選自Mn、Ba、Cr和Fe的任一種以上的第二合金元素M2和Ca；其具有含有Mg晶粒、析出至該Mg晶粒的粒子內(nèi)的板狀析出物、在該Mg晶粒的晶界結(jié)晶且形成微觀上連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)的晶界結(jié)晶物的金屬組織。由于板狀的析出物存在于Mg晶粒內(nèi)，因此阻礙了Mg晶粒內(nèi)的位錯(cuò)移動(dòng)，難以變形。另外，由于形成網(wǎng)絡(luò)的晶界結(jié)晶物微觀上連續(xù)地存在于Mg晶粒的晶界，因此晶界的強(qiáng)度提高。Mg晶粒的粒子內(nèi)和晶界均被強(qiáng)化的本發(fā)明的鎂合金在高溫領(lǐng)域內(nèi)也顯示高的機(jī)械特性。文檔編號(hào)C22C23/00GK101652489SQ20088001104公開日2010年2月17日申請(qǐng)日期2008年2月1日優(yōu)先權(quán)日2007年4月3日發(fā)明者三好學(xué),木下恭一,杉江尚,谷澤元治申請(qǐng)人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)