I. 塑性変形加工用マグネシウム合金の一般的なグレード

主要な合金元素に基づいて、マグネシウム合金は次のシステムに分類できます。

• Mg-Al系（Mg-Al-Zn）

• Mg-Zn系

• Mg-Mn系

• Mg-希土類（Mg-RE）系

• Mg-Li系

  塑性変形に使用される一般的なマグネシウム合金グレードには、以下が含まれます。

  AZ31B、AZ40、AZ61、AZ63B、AZ80、M1C、ME20M、ZK60、ZK61、WE43、WE54、VW84M、LA103。
  主要合金元素の役割
  アルミニウム（Al）

  アルミニウムは、マグネシウム合金で最も広く使用されている合金元素の1つです。マグネシウム中の最大固溶度は約12.7%で、金属間化合物Mg17Al12を形成します。アルミニウムは、機械的強度、耐食性、鋳造性、流動性、延性、靭性を大幅に向上させます。ただし、アルミニウム含有量が多いと、応力腐食感受性と脆性が増加します。
   

  亜鉛（Zn）
   

  亜鉛は、マグネシウム中で最大6.2%の固溶度を持ちます。機械的強度、耐食性、流動性を高め、固溶強化と析出硬化の両方の効果をもたらします。ただし、Zn含有量が1%を超えると、高温で熱間脆性が発生する可能性があります。亜鉛は、ジルコニウムまたは希土類元素と組み合わせて、高強度析出硬化型マグネシウム合金を形成することもよくあります。

  マンガン（Mn）
  マンガンは、主にマグネシウム合金の耐食性を向上させます。Mg-Mn合金は、優れた腐食性能を示します。Mnはまた、鉄やその他の重金属不純物を除去し、有害な金属間化合物の形成を防ぎ、Mg-AlおよびMg-Al-Zn合金の耐海水腐食性を大幅に向上させます。
  スズ（Sn）と銀（Ag）
  スズの添加は、延性を向上させ、熱処理中の熱間割れの傾向を減少させます。銀はマグネシウム中で最大15.5%の溶解度を持ち、固溶強化を提供すると同時に、時効反応を促進し、高温強度とクリープ抵抗を向上させます。
  ジルコニウム（Zr）
  ジルコニウムは、マグネシウム合金の強力な結晶粒微細化剤であり、鋳造品質を向上させ、塑性変形中の成形性を高めます。
  鉄（Fe）、銅（Cu）、ニッケル（Ni）
  鉄は、微量レベルでも耐食性を著しく低下させる重要な不純物元素です。銅含有量が0.05%を超えると、少量のニッケルも耐食性を著しく低下させますが、高温強度を向上させる可能性があります。腐食に敏感な

  用途では、ニッケル含有量を0.005%以下に制御する必要があります。3/9

  リチウム（Li）

  リチウムはマグネシウムに高い溶解度を持ち、固溶強化を提供すると同時に、合金密度を大幅に低減します。延性を向上させますが、強度と耐食性を低下させます。
  カルシウム（Ca）

  カルシウムはマグネシウムに溶解度が限られており、Mg2Ca相を形成します。少量添加すると、溶融および熱処理中の酸化を抑制し、結晶粒構造を微細化し、クリープ抵抗を向上させ、着火温度を上昇させます。
  希土類元素（RE）

  希土類元素はマグネシウム中でゆっくりと拡散し、微細で安定した分散相を形成します。Mg-RE合金は、強力な固溶強化と析出強化効果を示し、室温強度、高温強度、およびクリープ抵抗が向上します。
  
   

  I. マグネシウム合金の押出加工

  押出は、加熱されたビレットをダイに通して所望の断面形状を得る圧力成形プロセスです。機械構成に基づいて、押出プレスは水平または垂直に分類できます。
  
  

   

  水平押出プレス

  水平押出プレスでは、主な移動方向は地面と平行です。主要コンポーネントには、コンテナ、ダイ、ラムが含まれます。ビレットを装填した後、ラムを通して圧力を加え、マグネシウム合金をダイに通して必要なプロファイルを形成します。

  垂直押出プレス
  
  

   

  5/9

  垂直押出プレスは、地面に対して垂直な移動と押出方向を特徴としています。設置面積は少なくて済みますが、より深い基礎が必要です。垂直プレスは、低摩耗、均一な熱変形、優れた寸法安定性、チューブ偏心性の最小化などの利点があり、特にチューブや中空プロファイルの製造に適しています。

  押出方法

  材料の流れの方向に基づいて、押出プロセスには以下が含まれます。

  • 直接（前方）押出

  • 間接（後方）押出

  • 複合押出

    直接押出では、金属は加えられた圧力と同じ方向に流れ、ビレットとコンテナの間に大きな摩擦が発生します。このプロセスは、強力な設備適応性と安定した表面品質により広く使用されています。一般的なマグネシウム合金の押出温度は300℃から450℃の範囲です。

    間接押出では、ビレットはコンテナに対して静止したままであり、摩擦をなくし、押出力を大幅に削減します。この方法は、より低い温度でより高い押出比を可能にし、均一な微細構造と機械的特性、より高い材料収率、およびスクラップの削減を提供します。

    III. 押出マグネシウム合金プロファイルと用途
    押出マグネシウム合金製品には、ソリッドプロファイルと中空プロファイルがあります。中空プロファイルは、高温高圧下で金属の流れを再結合するために、流路と溶接チャンバーを備えた複雑なダイ設計を必要とします。

   

  6/9

  従来の押出方法に加えて、非対称押出、ロータリー後方押出、サイクリック押出、二次押出、複合ビレット押出などの高度な技術が報告されています。押出は、押出+鍛造、押出+引抜き、押出+圧延など、他のプロセスと組み合わせることもできます。代表的な用途

  犠牲陽極

  押出マグネシウム犠牲陽極は、現在最も広く使用されているマグネシウム押出製品の1つです。一般的な合金グレードには、AZ31B、M1C、AZ63Bがあり、丸棒と角棒で供給されます。
  鉄道輸送

  マグネシウム合金押出材は、鉄道車両の軽量化において重要な役割を果たし、振動、騒音、エネルギー消費を削減し、ペイロード容量を増加させます。大断面、超長、高精度のマグネシウム合金プロファイルは、高速鉄道で、側壁パネル、荷物ラック、床ガイドレール、ビーム、縦部材など、すでに使用されています。

  繊維機械

  
  
   

  7/9

  大型の中空マグネシウム合金プロファイルは、経編機やニードルベッドに使用されており、慣性を大幅に削減し、高速運転中の運転安定性を向上させています。

  航空宇宙および防衛
  航空宇宙および軍事用途では、マグネシウム合金押出材は、その軽量性と電磁シールド性能を活かしています。

  IV. マグネシウム合金押出の現在の課題 1. コスト削減

  ビレットコストは、大規模生産ではアルミニウムに近づく可能性がありますが、マグネシウム合金は通常、クラックを避けるために低い押出速度を必要とし、生産コストが高くなります。
  
  

   

  8/9

  コスト削減には、高速押出可能なマグネシウム合金の開発が不可欠です。

  2. 高い生産性での高強度
  現在、多くのマグネシウム合金プロファイルは、6061および6063アルミニウム合金の強度レベルに匹敵し、一部は500 MPaに近い引張強度に達しています。しかし、生産性と成形性はまだアルミニウム合金に遅れをとっています。現在進行中の研究は、高速押出に適した高強度マグネシウム合金を開発し、より幅広い産業での採用を可能にすることを目指しています。

  技術サポートについて

  この記事は、マグネシウム合金シート、プレート、チューブ、バー、押出プロファイルなどを含むマグネシウム合金材料のメーカーであり、グローバルサプライヤーであるHilbo Magnesium alloy Material co.,Ltdによって提供されています。
  マグネシウム合金押出、材料選択、またはアプリケーション設計に関する技術的な質問がある場合は、お気軽にお問い合わせください。
  メール：scm@hilbo-mg.com