JPH0253501B2

JPH0253501B2 -

Info

Publication number: JPH0253501B2
Application number: JP60282988A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Terada; Yamaji Kitaoka
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1985-12-18
Filing date: 1985-12-18
Publication date: 1990-11-16
Also published as: JPS62142741A

Description

【発明の詳細な説明】

「発明の目的」本発明は耐疲労強度の優れた高強度アルミニウ
ム合金の製造法に係り、常温のみならず高温条件
において高強度を有すると共に常温ないし相当の
高い温度条件下においても高い耐疲労強度を有す
るアルミニウム合金を提供しようとするものであ
る。産業上の利用分野常温ないし200℃程度の高温条件下において応
力を受ける機械部品の素材として利用するに適し
たアルミニウム合金の製造法。従来の技術各種車輌や産業用機械などにアルミニウム合金
を用いることは軽量性、省エネルギー性などの見
地から頗る有利であつて、近年次第に普及されつ
つある。例えばエンジン部材などにおいては常温
から200℃程度のような広い温度域で高強度、特
に高い耐疲労強度が要求され、このような部材に
ついては従来JIS7075材やAA2618材が用いられ
ている。発明が解決しようとする問題点然し上記のような従来技術によるものは前述し
たようなエンジンないしエンジン周り部材として
好ましいものとなし得ない。即ち7075材は常温下
では高い強度を有しているとしても作動時には
200℃にも達する条件下では該強度が急激に低下
する欠点がある。また2618材のような耐熱アルミ
ニウム合金では高温強度において優れているが、
常温における引張強度ないし疲れ強さにおいて劣
るので上記のような利用目的に適しない。「発明の構成」問題点を解決するための手段本発明は上記のような従来のものの問題点を解
決するように検討して創案されたものであつて、
以下の如くである。 (1) Si：0.5〜9.4wt％、Cu：２〜8wt％、Mg：
0.5〜4wt％と、Fe：0.2〜5wt％またはMn：0.2〜8wt％の
何れか１種もしくは２種を必須元素として含有
し、残部がAlおよび不純物から成り、10²℃／
秒以上の冷却速度で凝固を完了した合金粉末を
塑性加工することを特徴とする耐疲労強度の優
れた高強度アルミニウム合金の製造法。 (2) Si：0.5〜9.4wt％、Cu：２〜8wt％、Mg：
0.5〜4wt％と、Fe：0.2〜5wt％またはMn：0.2〜8wt％の
何れか１種もしくは２種を必須元素として含有
すると共にNi：１〜10wt％を含有し、残部が
Alおよび不純物から成り、0²℃／秒以上の冷
却速度で凝固を完了した合金粉末を塑性加工す
ることを特徴とする耐疲労強度の優れた高強度
アルミニウム合金の製造法。作用 Siを0.5wt％以上、Mgを0.5wt％以上含有させ
ることによりAl合金の時効硬化性を助長し、引
張強度、耐疲労強度を増す。Siが9.4wt％以下、
Mgが4wt％以下たることによつて加工性や靭性
の劣化を回避することができる。 Cuを2wt％以上添加することで強度向上を図
り、しかも8wt％以下とすることにより加工性お
よび靭性の劣化をなからしめる。 Feが0.2〜5wt％含有されることにより高温強
度を増加し、Mnも0.2〜8wt％の範囲を含有され
ることによつて同様の効果が得られ、Niも１〜
10wt％の範囲で高温強度増加を得しめる。上記組成のAl合金は合金粉末とされることに
より100℃／sec以上の冷却を適切に得しめ、この
ような急速冷却により添加成分の粗大晶出物形成
を回避する。上記合金粉末を塑性加工することにより強度や
加工性、特に被労強度の高い製品とする。実施例上記したような本発明について更に説明する
と、本発明者等は上記したような従来のものの問
題点を解消することについて検討を重ね、アルミ
ニウム合金中に耐熱性改善にすぐれた合金元素を
上記したような特定範囲で含有させ、しかも組織
中に存在する晶出物を微細に分散させることによ
り上述したような技術目的を有効に達成すること
に成功した。このような本発明における各合金元素およびそ
れらの含有量（wt％、以下単に％という）の限
定理由について説明すると以下の如くである。 Si：0.5〜9.4％。 Siは、Mgの存在のもとでアルミニウム合金の
時効硬化性能を増し、高温における引張強度およ
び疲労強度の増加に寄与するものであつて、又Si
の晶出物は耐摩耗性を向上させる。0.5％未満で
はこれらの効果の何れをも期待できず、一方9.4
％を超えると耐摩耗性は増すが加工性を劣化する
ので0.5〜9.4％の範囲とし、好ましくは0.5〜７
％、更に好ましくは0.5〜３％とする。 Cu：２〜８％。 Cuの添加は常温での強度向上をはかるもので
あるが、同時に高温での強度向上にも寄与する。
２％未満ではその効果が不充分で、又８％を超え
て添加しても強度の大きな向上は望めず、却つて
加工性および靭性を劣化するので、２〜８％と
し、好ましくは４〜７％である。 Mg：0.5〜４％。 Mgは、Siの存在下で時効硬化性を助長し、引
張強度の増加に寄与するものであるが、0.5％未
満ではそれらの効果が乏しく、一方４％を超える
と加工性および靭性を損うので、0.5〜４％とし、
好ましくは１〜３％である。 Fe：0.2〜５％。 Feは、高温強度を増加させるのに有効な元素
であつて、0.2％未満ではそのような効果を得る
ことができず、一方５％を超えると10²℃／secの
冷却速度でも強度を低下させるAl−Fe系の粗大
晶出物が出現することがあるので0.2〜５％の範
囲とし、好ましくは１〜４％とする。 Mn：0.2〜８％。 Mnは、Feと同様に高温強度を増加させるのに
有効な元素であり、0.2％未満ではそのような効
果が期待できず、又８％を超えると10²℃／secの
冷却速度でもMn化合物の粗大相出現を来すこと
があるので0.2〜８％の範囲とする。 Ni：１〜10％。 NiにもFe、Mnと同様に高温強度を増加させる
のに有効な元素であるが、１％未満ではその効果
が不充分であり、一方10％を超えるならば粗大晶
が晶出し易くなり、加工性および靭性が低下する
ので１〜10％の範囲とした。上記したような組成をもつAl合金は冷却速度
100℃／sec以上で凝固させるもので、従来の一般
的鋳造法の100℃／sec以下の冷却速度では添加成
分の粗水な晶出物形成が避けられず、そのために
強度や加工性、特に疲労強度の低下を来す。従つ
て上記合金は凝固時の冷却速度が100℃／sec以上
であるAl粉末を用い、粉末冶金法によつて製造
される。このような100℃／sec以上の冷却速度に
よる合金粉末は溶湯の流れに対して不活性ガス等
のガス体を噴射して粉体とすると共に冷却するガ
スアトマイズ法、或いは溶湯を強制冷却されてい
る回転ドラム等の冷却体に噴射して粉体化する方
法などで製造することができ、粒度としては一般
的に18メツシユ以下の微細なものであつて、粒度
如何が冷却速度を支配するところから得られた粉
体を篩別することにより前記冷却速度条件を満足
するものを選別することができる。何れにしても
斯かる冷却速度条件を満足した粉体は合金元素が
充分に固溶したものとなり、析出した金属間化合
物も微細状態のものとして得られ、それによつて
高強度で、しかも耐疲労強度の高い特性を付与す
ることができ、その形状としては片状、粒状等の
何れでもよく、要するに前記冷却速度を満足して
凝固されたものであればよい。目的の部体を得るには前記Al粉末を容器に詰
め、或いは圧粉成形体として、適宜に250〜550℃
の温度領域まで加熱し、その金属組織をコントロ
ールすると共に加工し易い状態となし、鍛造、圧
延、押出しなどの塑性加工を施すことによりAl
粉末相互の結合を強固にし、又Al粉末に強度の
変形を与えることにより粉粒表面の酸化膜による
結合阻害を除くと共にAl粉末内組織を更に微細
化する。前記のように塑性加工前に加熱を行う場
合はAl粉末組織の粗大化を招くことのないよう
に短時間（120分以内）とする必要があるが、静
水圧押出などの冷間での加工に耐え得る充分な耐
高圧力をもつた装置で加工する場合には冷間での
塑性加工により材料特性を一層向上することがで
きる。得られた鍛造材や押出材は適当な熱処理を
施し適宜に加工して製品とされる。本発明によるものの具体的な製造例について説
明すると、以下の如くである。ガスアトマイズ法により1000℃／sec以上の冷
却速度で得られた本発明合金の組成例は次の第１
表に示す通りであり、又これをAl容器に充填し
た後、430℃に加熱し、これを押出比28：１で押
出加工したものについて480℃×１時間の溶体化
処理を施してから水冷し、その後160℃×６時間
の時効処理を加えた押出材を得、この押出材から
切出した各試験片による強度および疲れ強さは第
１表において併せて示す通りである。

【表】

【表】即ち本発明による合金材１〜11は常温での引張
強さがJIS2618材よりも優れ、7075材と同等かそ
れ以上であり、又200℃での高温引張強さにおい
ても耐熱合金である2618材と同等ないしそれ以上
の強度を示している。しかもこれらの本発明合金
材は疲れ強さにおいて常温で従来の2618材、7075
材の何れよりも優れているだけでなく、150℃に
おいても総べてが相当に高い結果を示している。「発明の効果」以上説明したような本発明によるときはアルミ
ニウム合金としての軽量性を具備すると共に常温
ないし高温の何れにおいても優れた高強度性を有
し、しかも常温ないし高温条件において好ましい
耐疲労強度を発揮した部体を提供し得るもので各
種車輌や産業用機械におけるエンジン部分その他
の応力作用条件下で利用される部材として好まし
い特性を具備せしめ得るものであるから工業的に
その効果の大きい発明である。

Claims

【特許請求の範囲】１ Si：0.5〜9.4wt％、Cu：２〜8wt％、Mg：
0.5〜4wt％と、Fe：0.2〜5wt％またはMn：0.2〜8wt％の何
れか１種もしくは２種を必須元素として含有し、
残部がAlおよび不純物から成り、10²℃／秒以上
の冷却速度で凝固を完了した合金粉末を塑性加工
することを特徴とする耐疲労強度の優れた高強度
アルミニウム合金の製造法。２ Si：0.5〜9.4wt％、Cu：２〜8wt％、Mg：
0.5〜4wt％と、Fe：0.2〜5wt％またはMn：0.2〜8wt％の何
れか１種もしくは２種を必須元素として含有する
と共にNi：１〜10wt％を含有し、残部がAlおよ
び不純物から成り、10²℃／秒以上の冷却速度で
凝固を完了した合金粉末を塑性加工することを特
徴とする耐疲労強度の優れた高強度アルミニウム
合金の製造法。