JP2575365B2 - オ−トバイ等のリム用アルミニウム合金 - Google Patents
オ−トバイ等のリム用アルミニウム合金Info
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、オートバイ、自動車、自転車等のリム用
のアルミニウム合金、特に7000系のAl−Zn−Mg系ないし
Al−Zn−Mg−Cu系の合金について、再結晶を抑制し、ア
ルマイト処理による色ムラの防止、及び冷間加工による
肌荒れの防止をはかった高強度アルミニウム合金に関す
るものである。
のアルミニウム合金、特に7000系のAl−Zn−Mg系ないし
Al−Zn−Mg−Cu系の合金について、再結晶を抑制し、ア
ルマイト処理による色ムラの防止、及び冷間加工による
肌荒れの防止をはかった高強度アルミニウム合金に関す
るものである。
従来の技術 オートバイ等のリム用合金としては、Al−Mg系、Al−
Mg−Si系、Al−Zn−Mg系等のアルミニウム合金が知られ
ているが、なかでもAl−Zn−Mg系合金は高強度を有し、
軽量化をはかりうる点で有利であり、特公昭60−58298
号公報にも示されるようにその欠点を改善しての実用化
がすすめられている。
Mg−Si系、Al−Zn−Mg系等のアルミニウム合金が知られ
ているが、なかでもAl−Zn−Mg系合金は高強度を有し、
軽量化をはかりうる点で有利であり、特公昭60−58298
号公報にも示されるようにその欠点を改善しての実用化
がすすめられている。
ところで、オートバイリムの製作は、製造コストや品
質の面から、上記のアルミニウム合金鋳塊を均質化処理
し、リムの断面形状に押出加工したのち、該押出材をO
材に調質してからループ状に曲げ加工を施し、次いで両
端をフラッシュバット溶接したのち、溶体化・焼入れ処
理し、要すれば更に張り出し加工を施し、研磨、時効、
化研の各処理後、アルマイト仕上げ処理を行う工程が一
般に採用されている。
質の面から、上記のアルミニウム合金鋳塊を均質化処理
し、リムの断面形状に押出加工したのち、該押出材をO
材に調質してからループ状に曲げ加工を施し、次いで両
端をフラッシュバット溶接したのち、溶体化・焼入れ処
理し、要すれば更に張り出し加工を施し、研磨、時効、
化研の各処理後、アルマイト仕上げ処理を行う工程が一
般に採用されている。
発明が解決しようとする問題点 ところが、従来のAl−Zn−Mg系あるいはAl−Zn−Mg−
Cu系合金を用いて上記のような工程でオートバイリムを
製作する場合、概して成形後の溶体化処理時に押出材表
面で結晶粒が粗大化し、そのためアルマイト時に色ムラ
を発生するとか、あるいはスポーク孔の張り出し加工時
に肌荒れを生じると言うような欠点があった。特公昭60
−58298号に提案される方法もこの欠点を完全に克服し
うるものではなく、熱処理工程も複雑であるため、必ず
しも満足し得べきものではなかった。
Cu系合金を用いて上記のような工程でオートバイリムを
製作する場合、概して成形後の溶体化処理時に押出材表
面で結晶粒が粗大化し、そのためアルマイト時に色ムラ
を発生するとか、あるいはスポーク孔の張り出し加工時
に肌荒れを生じると言うような欠点があった。特公昭60
−58298号に提案される方法もこの欠点を完全に克服し
うるものではなく、熱処理工程も複雑であるため、必ず
しも満足し得べきものではなかった。
この発明は、Al−Zn−Mg系ないしAl−Zn−Mg−Cu系の
合金について主にそれを組成の面から改善することによ
り、冷間加工後の溶体化処理時に再結晶が生じるのを抑
制し、かつ微細均一な組織を維持して成形性、アルマイ
ト適正を向上したアルミニウム合金を提供することを目
的とするものである。
合金について主にそれを組成の面から改善することによ
り、冷間加工後の溶体化処理時に再結晶が生じるのを抑
制し、かつ微細均一な組織を維持して成形性、アルマイ
ト適正を向上したアルミニウム合金を提供することを目
的とするものである。
問題点を解決する為の手段 この発明は上記の目的のもとに種々実験と研究の結
果、Zrとの共存下に希土類元素の微量添加により、7000
系合金に固有の高強度を維持しながら、再結晶温度を上
昇して溶体化・焼入れ時の表面再結晶を抑制し、しかも
組織の微細化を助長して成形性をも向上しうることを見
出すに至り、これを完成したものである。
果、Zrとの共存下に希土類元素の微量添加により、7000
系合金に固有の高強度を維持しながら、再結晶温度を上
昇して溶体化・焼入れ時の表面再結晶を抑制し、しかも
組織の微細化を助長して成形性をも向上しうることを見
出すに至り、これを完成したものである。
而して、この発明に係るオートバイ等のリム用アルミ
ニウム合金は、 Zn:4〜12% Mg:1.5%を超え3.5%以下 Zr:0.05〜0.4% 希土類元素のうちの1種または2種以上:0.01〜3.0% を含有し、かつ Mn:0.8%以下 Cr:0.4%以下 Ti:0.1%以下 B:0.01%以下 のうちの1種または2種以上を含有し、あるいは更に、 Cu:2.5%以下 を含有し、残部Alおよび不可避不純物からなる組成を有
するものである。
ニウム合金は、 Zn:4〜12% Mg:1.5%を超え3.5%以下 Zr:0.05〜0.4% 希土類元素のうちの1種または2種以上:0.01〜3.0% を含有し、かつ Mn:0.8%以下 Cr:0.4%以下 Ti:0.1%以下 B:0.01%以下 のうちの1種または2種以上を含有し、あるいは更に、 Cu:2.5%以下 を含有し、残部Alおよび不可避不純物からなる組成を有
するものである。
次に、上記アルミニウム合金の各化学成分の意義とそ
の含有範囲の限定理由を説明すれば次のとおりである。
の含有範囲の限定理由を説明すれば次のとおりである。
Znは、周知のとおりアルミニウム合金の強度の向上に
寄与するものである。Znの含有量が4%未満では該合金
に所要の高い強度を得ることができない。しかし12%を
こえて多量に含有しても比較的に更に強度が向上すると
いうものではなく、それ以上の含有は実質的に無意味で
ある。従って、Znの有効な含有量は4〜12%の範囲であ
るが、特に高強度を得たいという要請のもとに於ては、
Znを比較的多量に、即ち7.0〜10.0%の領域範囲に添加
含有せしめるものとするのが有効である。
寄与するものである。Znの含有量が4%未満では該合金
に所要の高い強度を得ることができない。しかし12%を
こえて多量に含有しても比較的に更に強度が向上すると
いうものではなく、それ以上の含有は実質的に無意味で
ある。従って、Znの有効な含有量は4〜12%の範囲であ
るが、特に高強度を得たいという要請のもとに於ては、
Znを比較的多量に、即ち7.0〜10.0%の領域範囲に添加
含有せしめるものとするのが有効である。
Mgは、これもアルミニウム合金の強度の向上に寄与す
る。従って、リム用合金材としての所要の高強度を得る
ためには、少なくとも1.5%を超えて含有せしめること
を必要とする。しかしながら、Mgはその含有量が増える
にしたがって合金の延性が低下し、押出性、冷間加工性
が低下するするため、Mg含有量は3.5%以下を限度とす
る。即ち、3.5%をこえてMgを含有せしめるときは、延
性の低下により、押出性、冷間加工性等の点において充
分に満足すべき結果を得ることができない。
る。従って、リム用合金材としての所要の高強度を得る
ためには、少なくとも1.5%を超えて含有せしめること
を必要とする。しかしながら、Mgはその含有量が増える
にしたがって合金の延性が低下し、押出性、冷間加工性
が低下するするため、Mg含有量は3.5%以下を限度とす
る。即ち、3.5%をこえてMgを含有せしめるときは、延
性の低下により、押出性、冷間加工性等の点において充
分に満足すべき結果を得ることができない。
Zrは、再結晶温度の上昇効果を実現する。即ち固溶Zr
及び過飽和固溶体から析出する微細なAl3Zr粒子が再結
晶の抑制に有効に作用する。而して、その含有量が0.05
%未満では上記効果が不充分であり、0.4%をこえると
粗大晶出物が晶出し強度の低下を招く。Zrの最も好適な
含有量は、0.15〜0.2%の範囲である。
及び過飽和固溶体から析出する微細なAl3Zr粒子が再結
晶の抑制に有効に作用する。而して、その含有量が0.05
%未満では上記効果が不充分であり、0.4%をこえると
粗大晶出物が晶出し強度の低下を招く。Zrの最も好適な
含有量は、0.15〜0.2%の範囲である。
希土類元素は、Zrと共存して、Zrの再結晶温度の上昇
効果を助長し、再結晶の抑制に著効をあらわすと共に、
合金の成形加工性を向上し、かつ耐応力腐食割れ性の改
善にも役立つものである。ここに用いる希土類元素は、
原子番号57から71までの15元素、すなわちLa、Ce、Pr、
Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、お
よびこれらにY、Scを加えた17元素の群からなる。これ
らの元素は必ずしも個々に単独の元素として用いる必要
はなく、希土類金属の混合塩化物を電解して得られるミ
ッシュメタルを用いても良い。入手のし易さから工業的
にはY、La、Ce、Pr、Nd、Smのグループから選ばれた1
種または2種以上を組合わせて用いるのが好適である。
効果を助長し、再結晶の抑制に著効をあらわすと共に、
合金の成形加工性を向上し、かつ耐応力腐食割れ性の改
善にも役立つものである。ここに用いる希土類元素は、
原子番号57から71までの15元素、すなわちLa、Ce、Pr、
Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、お
よびこれらにY、Scを加えた17元素の群からなる。これ
らの元素は必ずしも個々に単独の元素として用いる必要
はなく、希土類金属の混合塩化物を電解して得られるミ
ッシュメタルを用いても良い。入手のし易さから工業的
にはY、La、Ce、Pr、Nd、Smのグループから選ばれた1
種または2種以上を組合わせて用いるのが好適である。
これら希土類元素は、この発明において、それらが及
ぼす効果の点で相互に実質的に均等物として評価しうる
ものである。従って、その1種または2種以上を任意に
組合わせて用いうるが、合金中における含有量が総量で
0.01%未満では再結晶の抑制効果に不充分であり、反
面、3.0%を越えて含有しても再結晶抑制効果は増大せ
ず、むしろ合金中に粗大な晶出物や析出物が多く発生
し、強度及び再結晶抑制効果の低下を招く。従って、希
土類元素の許容含有量は0.01〜3.0%の範囲に規定され
るが、その添加による効果とコストの関係も考慮した場
合、最も好ましい含有量は0.05〜0.5%程度の範囲であ
る。
ぼす効果の点で相互に実質的に均等物として評価しうる
ものである。従って、その1種または2種以上を任意に
組合わせて用いうるが、合金中における含有量が総量で
0.01%未満では再結晶の抑制効果に不充分であり、反
面、3.0%を越えて含有しても再結晶抑制効果は増大せ
ず、むしろ合金中に粗大な晶出物や析出物が多く発生
し、強度及び再結晶抑制効果の低下を招く。従って、希
土類元素の許容含有量は0.01〜3.0%の範囲に規定され
るが、その添加による効果とコストの関係も考慮した場
合、最も好ましい含有量は0.05〜0.5%程度の範囲であ
る。
Cuは、これも既知のとおり強度の向上に寄与するもの
であり、0.05%以上の含有は好ましいが、2.5%をこえ
て含有すると靭性の劣化を招き、溶接性も悪くなると共
に、耐食性、焼入れ性も低下してくるため好ましくな
い。従って、最も好適には、0.5〜2.0%の範囲で含有せ
しめるものとすることが望ましい。
であり、0.05%以上の含有は好ましいが、2.5%をこえ
て含有すると靭性の劣化を招き、溶接性も悪くなると共
に、耐食性、焼入れ性も低下してくるため好ましくな
い。従って、最も好適には、0.5〜2.0%の範囲で含有せ
しめるものとすることが望ましい。
他の含有元素であるMn、Cr、Ti、Bは、いずれも結晶
粒の微細化、組織の安定化に役立つものであり、Mn:0.8
%、Cr:0.4%、Ti:0.1%、B:0.01%をそれぞれ含有量の
上限とし、これをこえる場合には、合金中に粗大な晶出
物を生じて合金の強度を低下する。
粒の微細化、組織の安定化に役立つものであり、Mn:0.8
%、Cr:0.4%、Ti:0.1%、B:0.01%をそれぞれ含有量の
上限とし、これをこえる場合には、合金中に粗大な晶出
物を生じて合金の強度を低下する。
上記合金によるリム用合金材の製造においては、鋳造
後の鋳塊を400〜550℃で1〜100時間の範囲に均質化処
理する。この均質化処理は、Zn、Mg、Cu、Zr等の第2相
化合物を固溶させると共に、Mn、Cr、Ti、B、Zr等の有
核組織と均一化せしめるが、その処理温度が400℃未満
では上記効果が充分でなく、550℃を超えると局部溶解
が発生する。均質化処理時間は1時間以上を要するが、
100時間を超えても処理効果が飽和して不経済である。
最も好ましい均質化処理条件は440〜480℃で20〜100時
間であり、これによって一層大きな再結晶抑止効果を得
ることができる。
後の鋳塊を400〜550℃で1〜100時間の範囲に均質化処
理する。この均質化処理は、Zn、Mg、Cu、Zr等の第2相
化合物を固溶させると共に、Mn、Cr、Ti、B、Zr等の有
核組織と均一化せしめるが、その処理温度が400℃未満
では上記効果が充分でなく、550℃を超えると局部溶解
が発生する。均質化処理時間は1時間以上を要するが、
100時間を超えても処理効果が飽和して不経済である。
最も好ましい均質化処理条件は440〜480℃で20〜100時
間であり、これによって一層大きな再結晶抑止効果を得
ることができる。
均質化処理後、押出し、圧延等の熱間加工を施し、あ
るいは更に所要の冷間加工を行ったのち、焼鈍しO材と
してオートバイ等のリム用アルミニウム合金材として提
供される。
るいは更に所要の冷間加工を行ったのち、焼鈍しO材と
してオートバイ等のリム用アルミニウム合金材として提
供される。
該リム用合金材は、その後所要の曲げ(成形)加工、
フラッシュバット溶接を行ったのち、溶体化・焼入れ処
理し、直後に所要のスポーク孔形成等のための張り出し
加工を行い、次いで人工時効処理を施してT6調質とし、
アルマイト等の表面処理を施してオートバイ等のリムに
製作されるものである。
フラッシュバット溶接を行ったのち、溶体化・焼入れ処
理し、直後に所要のスポーク孔形成等のための張り出し
加工を行い、次いで人工時効処理を施してT6調質とし、
アルマイト等の表面処理を施してオートバイ等のリムに
製作されるものである。
発明の効果 この発明に係るアルミニウム合金は、Zn、Mgあるいは
更にCuの規定量の含有により、オートバイ等のリムの軽
量化の要請に対応しうる高強度を保有しつつ、Zrとの共
存下に希土類元素のうちの1種以上が含有されているこ
とにより、それらが相俟って再結晶温度の上昇効果を発
現し、表面再結晶を抑制する。
更にCuの規定量の含有により、オートバイ等のリムの軽
量化の要請に対応しうる高強度を保有しつつ、Zrとの共
存下に希土類元素のうちの1種以上が含有されているこ
とにより、それらが相俟って再結晶温度の上昇効果を発
現し、表面再結晶を抑制する。
従って、曲げ加工等の冷間加工後の溶体化処理時に合
金材の表面に再結晶層が現れるのを防止し、ひいてはア
ルマイト処理時に色ムラが発生するのを防止しうると共
に、張り出し加工による表面肌荒れも防止しうる。ま
た、オートバイのリム材では曲げ加工後フラッシュバッ
ト溶接を行うことが多く、従来の7000系合金では溶接熱
影響部の塑性変形を受ける部位において結晶粒が粗大化
する傾向が見られたのに対し、この発明の合金では、再
結晶抑止効果によりかかる欠点も防止できる。更には、
希土類元素の含有により、押出しその他の加工性も向上
し、耐応力腐食割れ性をも改善しうるほか、押出し時に
発生しがちな表面再結晶も抑止でき、欠陥のない高強度
かつ軽量な高品質リムの製作を可能とする。
金材の表面に再結晶層が現れるのを防止し、ひいてはア
ルマイト処理時に色ムラが発生するのを防止しうると共
に、張り出し加工による表面肌荒れも防止しうる。ま
た、オートバイのリム材では曲げ加工後フラッシュバッ
ト溶接を行うことが多く、従来の7000系合金では溶接熱
影響部の塑性変形を受ける部位において結晶粒が粗大化
する傾向が見られたのに対し、この発明の合金では、再
結晶抑止効果によりかかる欠点も防止できる。更には、
希土類元素の含有により、押出しその他の加工性も向上
し、耐応力腐食割れ性をも改善しうるほか、押出し時に
発生しがちな表面再結晶も抑止でき、欠陥のない高強度
かつ軽量な高品質リムの製作を可能とする。
実施例 次に、この発明の実施例と比較例との対比において示
す。
す。
第1表に示す各種組成の合金を、常法に従って鋳造
し、その鋳塊を465℃で30時間保持して均質化処理し
た。次いでこの鋳塊を、ビレット温度500℃、ラム速度
0.005m/sec、押比約40の条件で平角棒状に押出し、この
押出材を焼鈍後、加工率約20%の冷間加工を施し、しか
る後470℃で1時間の溶体化処理を行ってNo.1〜21の各
種試料板を得た。そしてこの各試料板の機械的性質を調
べると共に、溶体化処理後の表面再結晶の有無を調べ
た。
し、その鋳塊を465℃で30時間保持して均質化処理し
た。次いでこの鋳塊を、ビレット温度500℃、ラム速度
0.005m/sec、押比約40の条件で平角棒状に押出し、この
押出材を焼鈍後、加工率約20%の冷間加工を施し、しか
る後470℃で1時間の溶体化処理を行ってNo.1〜21の各
種試料板を得た。そしてこの各試料板の機械的性質を調
べると共に、溶体化処理後の表面再結晶の有無を調べ
た。
その結果を第2表に示す。
この第2表から明らかなように、この発明によるアル
ミニウム合金では、O材で加工率20%の冷間加工後、溶
体化処理したときに再結晶組織にならず、従ってその後
の加工において肌荒れや微小な割れが発生することがな
く、製品の品質を良好なものとなしうるものであった。
ミニウム合金では、O材で加工率20%の冷間加工後、溶
体化処理したときに再結晶組織にならず、従ってその後
の加工において肌荒れや微小な割れが発生することがな
く、製品の品質を良好なものとなしうるものであった。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−213852(JP,A) 特開 昭59−28555(JP,A) 特開 昭62−44550(JP,A) 特公 昭52−39372(JP,B2) 特公 昭63−31537(JP,B2)
Claims (2)
- 【請求項1】Zn:4〜12% Mg:1.5%を超え3.5%以下 Zr:0.05〜0.4% 希土類元素のうちの1種または2種以上:0.01〜3.0% を含有し、かつ Mn:0.8%以下 Cr:0.4%以下 Ti:0.1%以下 B:0.01%以下 のうちの1種または2種以上を含有し、残部Alおよび不
可避不純物からなるオートバイ等のリム用アルミニウム
合金。 - 【請求項2】Zn:4〜12% Mg:1.5%を超え3.5%以下 Zr:0.05〜0.4% 希土類元素のうちの1種または2種以上:0.01〜3.0% Cu:2.5%以下 を含有し、かつ Mn:0.8%以下 Cr:0.4%以下 Ti:0.1%以下 B:0.01%以下 のうちの1種または2種以上を含有し、残部Alおよび不
可避不純物からなるオートバイ等のリム用アルミニウム
合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61240863A JP2575365B2 (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | オ−トバイ等のリム用アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61240863A JP2575365B2 (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | オ−トバイ等のリム用アルミニウム合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6396240A JPS6396240A (ja) | 1988-04-27 |
| JP2575365B2 true JP2575365B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=17065826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61240863A Expired - Lifetime JP2575365B2 (ja) | 1986-10-09 | 1986-10-09 | オ−トバイ等のリム用アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2575365B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060000094A1 (en) * | 2004-07-01 | 2006-01-05 | Garesche Carl E | Forged aluminum vehicle wheel and associated method of manufacture and alloy |
| CN115961190A (zh) * | 2022-04-22 | 2023-04-14 | 江苏大学 | Sr Zr Ti Ce四元复合微合金化的800MPa强度级铝合金及其制备方法 |
| CN117107128A (zh) * | 2023-08-11 | 2023-11-24 | 苏州莱恩精工合金股份有限公司 | 一种高强度高耐蚀性的7系铝合金及制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5935182B2 (ja) * | 1975-09-25 | 1984-08-27 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置の電極構造 |
| JPS58213852A (ja) * | 1982-06-05 | 1983-12-12 | Kobe Steel Ltd | フラツシユバツト溶接部の耐応力腐蝕割れ性に優れた高強度アルミニウム合金 |
| JPS5928555A (ja) * | 1982-08-06 | 1984-02-15 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 押出性が良好で強度と靭性にすぐれた高力アルミニウム合金 |
-
1986
- 1986-10-09 JP JP61240863A patent/JP2575365B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6396240A (ja) | 1988-04-27 |
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