JPH0310040A - 高延性Ａｌ―Ｌｉ―Ｚｒ合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、航空機材料として注目されている軽量かつ高
弾性率を持つＡｌ−Ｌｉ基合金に関するものである。

〔従来の技術〕

航空機用材料は、比重の小さなＡ１合金が使用され、例
えば、ＡＡ２０２４やＡＡ７０５０で示されるＡ１合金
材料が使用されている。しかし、これらのＡ１合金材料
は、強度の増加に伴って靭性が低下する性質がある。ま
た、アルミニウム合金において比重を減少させるために
Ｌｉを添加することがおこなわれているが、Ｌｉを添加
すると、ますます靭性が低下する結果となって、航空機
用材料としてＡｌ−Ｌｉ合金は、実用化されていないの
が実情である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来使用されてきた２０９０合金および８０９０合金は
、低密度であるが（２，５〜２．６ｇ／ａＩ）従来航空
機に使用されている７０００系合金に比較して、強度・
伸びにおいて劣っている。

航空機用材料として実用化するためには、比強度２Ｘ１
０　　ｍｍ以上、伸び１０％以上が必要である。

しかし、このようなＡｌ−Ｌｉ基合金は、粒界破壊が生
じやすいために強度および延性が低下するという欠点を
有する。この粒界破壊は粒界にＮａおよびＬｉが偏析し
やすいために生じるものである。したがって、Ａｌ−Ｌ
ｉ基合金は、従来の航空機材料である７０００系Ａ１合
金に比べて問題があり、上述のようにまだ実用化されて
いないのが実情である。

本発明は、上記の問題点を解消し、引張強度は従来のＡ
ｌ−Ｌｉ合金と変わりなく、破断伸びが１２％以上を有
するＡｌ−Ｌｉアルミニウム合金を提供することを目的
としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は、上記目的を達成するために種々研究を重ね
た結果、本発明は、Ｌｉ：１．ＱＱ〜４．００％、Ｚｒ
：０．０１〜０．２０％およびＢ：０．００２〜１．０
％、Ｃ：０．０１〜１゜０％、Ｎ：０．０１〜１．０％
、Ｐ：０．００１〜１１．０％、Ｓ：０．００１〜１．
０％のうちの一種または二種以上を含有し、残部Ａｌお
よび不可避的不純物からなる高延性Ａｌ−Ｌｉ−Ｚｒ合
金を要旨とするものである。

すなわち、侵入型元素であるＢ、Ｃ，Ｎ、Ｐ。

Ｓを添加することにより、これらの原子を粒界に微量偏
析させ、粒界の結合環境を変化させることにより、粒界
破壊が起こらなくなることを見出だし、本発明を完成し
た。すなわち、従来のＡｌ−Ｌｉ合金の粒界近傍に起こ
っていたＬｉ−Ｌｉ。

Ｌｉ−Ｎａ、Ｎａ−Ａｌなどの結合を、侵入型元素であ
るＢ、Ｃ，Ｎ、Ｐ、Ｓを添加することにより、Ｌｉ−Ｘ
−Ｌｉ　　（Ｘ＝Ｂ、Ｃ，Ｎ、Ｐ、Ｓ以下同様）　、Ｌ
　ｉ　−Ｘ−ＮａＳＮａ−Ｘ−Ａ　Ｉの結合に変化させ
ることにより、粒界の結合力を強化し、全体として強度
および延性を増大させるものである。

〔作用〕

次に合金成分を限定した理由について説明する。

Ｌｉ Ｌｉは、合金材料の強度向上と軽量化に効果がある。こ
の効果は、１．０％より少ないと得られず、４．０％を
越えると熱間加工性が低下する。

Ｚｒ Ｚｒは、合金材料の再結晶を抑制するために０．０１〜
０．２０％含有させる。０．０１％より少ないと最終焼
鈍で再結晶が容易に生じ、下部組織を安定化させること
が困難となり、高強度が得られなくなる。また、０．２
０％を越えると鋳造時巨大化合物を晶出しやすくなり、
熱間加工性が劣化する。

Ｂ、Ｃ，Ｎ、Ｐ、Ｓ Ｂ、Ｃ，Ｎ、Ｐ、Ｓは、これらの原子を粒界に微量偏析
させ、粒界の結合環境を変化させ、粒界破壊を防止し、
強度および延性を増大させる。

下限値未満および上限を越えると、これらの効果が認め
られない。

また、これらの成分を複数添加する場合は、これらの和
が０．０１〜１％とする。これら成分を複数添加すると
、粒界に競合偏析し、単独添加と同様な結合環境の変化
をもたらし、強度および延性を増大させる。下限値未満
および上限値を越えると、これらの効果が得られなくな
る。

〔実施例〕

ＣおよびＮを除く第１表に示す合金を溶解し、アルゴン
ガスアトマイズ法により急冷凝固粉末を得た。このとき
の冷却速度は、１０３〜１０≠’Ｃ／ｓｅｃであつ−た
。得られた粉末を１４９μｍ以下に分級した。Ｃ，Ｎの
元素を含有しない材料は、上記粉末をそのまま冷間金型
圧縮により直径６３ｍｍ長さ１５０ｍｍの圧粉体（相対
密度約７０％）を作成した。また、Ｃ，Ｎを含有する材
料は、１μｍ以°下のグラファイトまたはＡｌＮ粉末を
上記粉末に加え、高エネルギーミルにより５〜１０時間
混合した後、冷間金型圧縮により直径６３ｒｒｒｍ長さ
１５０ｍｍの圧粉体を作成した。この圧粉体をアルミニ
ウム缶に入れ真空　（１０−１２ 〜１０　　Ｔｏｒｒ）に引きながら、４５０℃に加熱し
て脱ガスを行いアルミニウム缶を封じた。その後４３０
℃で間接押出により、断面が厚さ１０ｍｍ、幅５０ｍｍ
の板材を得た。これを５００℃で均質化処理した後、熱
間圧延および冷間圧延を行い、厚さ１ｍｍの試験材を得
た。得られた材料から圧延方向と平行にＪＩＳ−１３Ｂ
号引張試験片を採取し、室温で引張試験を行った。それ
らの結果を第１表に示す。

これらの結果から、本発明合金であるＮｏ、１〜４２は
、いずれも破断伸びが１２％以上を有する。

これに対して、比較例のＮｏ、４３は、Ｂ、Ｃ。

Ｎ、Ｐ、Ｓのいずれをも含有しないので、破断伸びが４
％と低くなった。

Ｎｏ、４４および４５は、Ｓ含有量が１．５０％および
２．００％と高く、破断伸びが８％および６％と低くな
った。

Ｎｏ、４６および４７は、Ｃ含有量が１．５０％および
２．００％と高く、破断伸びが８％および５％と低くな
った。

Ｎｏ、４８および４９は、Ｎ含有量が１．３０％および
２．００％と高く、破断伸びが７％および４％と低くな
った。

Ｎｏ、５０および５１は、Ｐ含有量が１．６０％および
２．５０％と高く、破断伸びが６％および５％と低くな
った。

Ｎｏ、５２および５３は、Ｓ含有量が１．２０％および
３．００％と高く、破断伸びがいずれも５％と低くなっ
た。

Ｎｏ、５４および５５は、（Ｂ＋Ｃ）の含有量が（０，
７５％＋０．６５％）ならびに（１，１０％＋０．８０
％）と、両者の添加量の和が１．０％よりも高く、破断
伸びは、７％および６％とそれぞれ低くなった。

Ｎｏ、５６および５７は、（Ｂ＋Ｎ）の含有量が（１，
３５％＋１，１０％）ならびに（０，８５％＋２．１３
％）と、両者の添加量の和が１．０％よりも高く、破断
伸びは、５％および３％とそれぞれ低くなった。

Ｎｏ、５８および５９は、（Ｂ＋Ｐ）の含有量が（０，
７１％＋０．８２％）ならびに（１，２４％＋０．６３
％）と、両者の添加量の和が１．０％よりも高く、破断
伸びは、４％および３％とそれぞれ低くなった。

Ｎｏ、６０および６１は、（Ｂ＋Ｓ）　の含有量が（１
，０５％＋０．５５％）ならびに（０，８０％＋１．１
５％）と、両者の添加量の和が１．０％よりも高く、破
断伸びは、５％および３％とそれぞれ低くなった。

Ｎｏ、６２および６３は、（Ｃ＋Ｎ）の含有量が（０，
８６％＋０．７５％）ならびに（１，１９％＋０．６７
％）と、両者の添加量の和が１．０％よりも高く、破断
伸びは、８％および６％とそれぞれ低くなった。

Ｎｏ、６４および６５は、（ｃ＋ｐ）の含有量が（０，
７８％＋０．９６％）ならびに（１，６０％＋１．０５
％）と、両者の添加量の和が１．０％よりも高（、破断
伸びは、４％および３％とそれぞれ低くなった。

Ｎｏ、６６および６７は、（Ｃ＋Ｓ）の含有量が（０，
６８％＋０．９４％）ならびに（１，５４％＋１．５０
％）と、両者の添加量の和が１．０％よりも高く、破断
伸びは、いずれも４％と低くなった。

Ｎｏ、６８および６９は、（Ｎ＋Ｐ）＋７）含有量が（
０，６９％＋０．７８％）ならびに（０，９５％＋１．
５０％）と、両者の添加量の和が１．０％よりも高く、
破断伸びは、４％および３％とそれぞれ低くなった。

Ｎｏ、７０および７１は、（Ｎ＋Ｓ）の含有量が（０，
７５％＋１．１２％）ならびに（１，５２％＋０．８５
％）と、両者の添加量の和が１．０％よりも高く、破断
伸びは、４％および３％とそれぞれ低くなった。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したとおりの構成であって、Ａｌ−
Ｌｉ−Ｚｒ合金に、Ｂ、Ｃ，Ｎ、Ｐ。

Ｓを添加することにより、従来の高強度Ａｉ合金材料よ
りも軽量、かつ高弾性率を有するＡｌ−Ｌｉ合金が得ら
れ、航空機用材料として使用することが可能となった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌｉ：１．００〜４．００％ （重量％、以下同様） Ｚｒ：０．０１〜０．２０％および Ｂ　：０．００２〜１．０％ Ｃ　：０．０１〜１．０％ Ｎ　：０．０１〜１．０％ Ｐ　：０．００１〜１．０％ Ｓ　：０．００１〜１．０％のうちの一種または二種以
   上を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるこ
   とを特徴とする高延性Ａｌ−Ｌｉ合金。