JPH04337044A - 耐SCC性が優れた高強度Al−Li系合金の製造方法 - Google Patents

耐SCC性が優れた高強度Al−Li系合金の製造方法

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JPH04337044A
JPH04337044A JP13593491A JP13593491A JPH04337044A JP H04337044 A JPH04337044 A JP H04337044A JP 13593491 A JP13593491 A JP 13593491A JP 13593491 A JP13593491 A JP 13593491A JP H04337044 A JPH04337044 A JP H04337044A
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一徳 小林
Yoshihiro Tsuji
辻 美紘
Takehiko Eto
武比古 江藤
Seiichi Hirano
平野 清一
Kunihiko Kishino
邦彦 岸野
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(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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は優れた耐SCC性と高強
度の双方の特性を兼ね備えた耐SCC性が優れた高強度
Al−Li系合金に関する。
【0002】
【従来の技術】Al−Li系合金は、高比強度及び高比
弾性を有するため、航空機工業、自動車工業及び電気工
業における次世代の製品に要求される特性を満たす高張
力Al合金として実用化が検討されている。そして、そ
れらの用途に使用するためには、強度、延性、靱性、疲
労特性及び耐食性などの材料特性も従来のAl合金と同
等以上の性能を有することが必要不可欠である。従来、
Al−Li系合金に関して種々研究がなされているが、
特に、Al−Li−Cu系及びAl−Li−Cu−Mg
系合金が実用化をめざして開発されてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、良好な
耐食性(耐SCC性)を必要とする用途に使用する場合
には、従来のAl−Li系合金は必ずしも満足できる特
性を具備していない。即ち、従来のAl−Li系合金は
、従前、高張力Al合金として使用されていたAA70
75合金及びAA2024合金と同等の耐SCC性は得
られていない。
【0004】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、高比強度及び高比弾性を有すると共に、優
れた耐SCC性及び高強度を兼ね備えた耐SCC性が優
れた高強度Al−Li系合金を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る耐SCC性
が優れた高強度Al−Li系合金は、重量%で、Li;
 0.5〜 3.5%、Cu; 0.5〜 6.0%及
びZn;0.05〜 1.5%を含有し、更にMg;0
.05〜 3.0%、Zr;0.05〜 0.3%、C
r;0.05〜 0.3%、Mn;0.05〜 1.5
%、V;0.05〜 0.3%及びTi; 0.005
〜 0.1%からなる群から選択された少なくとも1種
の元素を含有し、残部がAl及び不可避的不純物である
ことを特徴とする。
【0006】
【作用】本願発明者等は、高比強度及び高比弾性を有す
るAl−Li系合金の特長を維持しつつ、耐SCC性を
改善すべく種々実験研究を行った結果、以下に示す成分
を以下に示す所定の含有量で含有することにより、所期
の目的を達成できることを見い出した。
【0007】以下、本発明に係るAl−Li系合金の成
分添加理由及び組成限定理由について説明する。
【0008】Li Liは、合金の低密度化及び高弾性化のために不可欠の
元素であると共に、強度の向上に寄与する元素である。 Liは製造の最終熱処理の時効処理過程において、Al
やCuと結合してδ’相又はT1 相等として析出し、
時効硬化に寄与するものである。Liの含有量が 0.
5重量%未満の場合は、低密度化・高弾性化の効果が小
さく、 3.5重量%を超えると延性及び靱性が著しく
低下する。 従って、Li含有量は 0.5〜 3.5重量%とする
。
【0009】  Cu Cuは、合金の強度の向上に寄与する元素であり、製造
の最終熱処理の時効処理過程においてAl、Li又はM
gと結合して、T1 相、θ’相又はS’相等として析
出し、時効硬化に寄与するものである。しかし、Cuの
含有量が 0.5重量%未満では所望の高強度は得られ
ず、逆に 6.0重量%を超えると延性及び靱性が著し
く低下し、且つ低密度化の効果も小さくなる。従って、
Cuの含有量は 0.5〜 6.0重量%とする。
【0010】Zn Znは、アルミニウム合金の耐SCC性の向上に寄与す
る元素であり、本発明において主目的を達成するための
添加元素である。Zn含有量が0.05重量%未満では
耐SCC性の向上の効果は小さい。一方、Zn含有量が
 1.5重量%を超えると、アルミニウム合金の延性及
び靱性が著しく低下する。
【0011】Znによる耐SCC性改善のメカニズムに
ついては未だ明確には判明していないが、本願発明者ら
による多数の実験研究により得られた知見では、Znの
添加効果は以下に示すものであると考えられる。即ち、
Znを添加することによりサブ粒界と粒内の析出組織形
態が変化し、電気化学的な性質も変化する。その結果、
腐食の形態が全面腐食型となり、これにより耐SCC性
が向上する。いずれにしても、本願発明者らによる多数
の実験研究の結果、Znの含有量を0.05〜 1.5
重量%とすることにより、延性及び靱性を劣化させるこ
となく、耐SCC性を向上できることが判明した。
【0012】  Zr Zrは、最終熱処理後のミクロ組織において、その組織
形態を制御することにより強度及び延性の向上に寄与す
る元素である。Zr含有量が0.05重量%未満では、
再結晶化が起きてミクロ組織が大きくなり、強度の低下
はそれほど認められないものの延性が著しく低下してし
まう。Zr含有量が0.20重量%を超えると、その効
果が飽和すると共に、Zrを含む巨大晶出物が生じ、強
度及び靱性等の低下をもたらす。従って、特に優れた強
度及び靱性を必要とする用途に使用する場合には、Zr
の含有量を0.05〜0.20重量%とする。
【0013】  Mg Mgは延性及び靱性を低下させることなく強度を向上さ
せる元素であり、製造工程における最終熱処理の時効処
理過程にS’相等として析出し、強度の向上に寄与する
。このため、特に高強度を要求される場合に、任意に添
加する。Mg含有量が0.05重量%未満では、強度向
上の効果が小さく、Mg含有量が 3.0重量%を超え
ると延性及び靱性が低下する。従って、Mgを添加する
場合には、その含有量を0.05〜 3.0重量%とす
る。
【0014】Cr,Mn,V Cr,Mn,VはZrと同様に最終熱処理後のミクロ組
織において、その組織形態を制御することにより強度及
び延性の向上に寄与する元素である。このため、特に高
強度及び高延性が要求される用途には、これらの各元素
を添加することが好ましい。これらの元素は、いずれも
含有量が0.05重量%未満の場合は再結晶化が起こり
、ミクロ組織が大きくなるため延性が低下する。一方、
Crを 0.3重量%、Mnを 1.5重量%、Vを 
0.3重量%を超えて含有してもその効果が飽和するた
め、それ以上の添加は無駄である。従って、これらの各
元素を添加する場合には、Crの含有量は0.05〜 
0.3重量%、Mnの含有量は0.05〜 1.5重量
%、Vの含有量は0.05〜 0.3重量%とする。
【0015】Ti Tiは鋳塊のマクロ組織の微細化に寄与する元素である
。しかし、Ti含有量が 0.005重量%未満の場合
は、良好な微細化効果が得られず、逆に 0.1重量%
を超えると晶出物が増加して延性及び靱性が低下する。 従って、Tiの含有量は 0.005〜 0.1重量%
とする。これらのZr,Mg,Cr,Mn,V,Tiは
任意添加成分である。
【0016】また、鋳塊中に不純物として含有されるF
e,Siは、含有量が0.25重量%を超えるとAl−
Fe−Si系晶出物が増加し、最終製品での延性及び靱
性が著しく低下する。従って、Fe又はSiの含有量は
0.25重量%以下とする必要がある。
【0017】次に、本発明に係る高強度Al−Li系合
金の製造方法の一例について説明する。
【0018】本発明に係る高強度Al−Li系合金の製
品形態は展伸材、押出材及び鍛造材のいずれでもよく、
いずれの形態でも良好な材料特性を示す。このため、製
造方法の一例として、展伸材の製造方法を例にとって、
以下に説明する。
【0019】上述した組成のAl−Li系合金鋳塊を、
結晶粒径ができるだけ微細になるように、即ち例えば 
3mm以下となるように造塊する。この鋳塊の結晶粒径
が 3mmを超えると、粒界に存在する晶出物のサイズ
及び分布が夫々粗大及び不均一となるため、最終製品に
おける延性及び靱性が低下する。
【0020】次に、得られた鋳塊を 400〜 550
℃の温度において均質化熱処理を施す。この処理の目的
は、第1にLi,Cu,Mg等の元素を十分に固溶させ
ること、第2に晶出物を部分的に固溶させて小さくする
こと、第3にZrAl3,Cr2Mg3Al16,Mn
Al6 ,VAl6等の金属間化合物の析出物を形成さ
せることである。続いて、 400℃以上の温度で熱間
圧延を開始し、熱延材を製造する。また、最終製品の板
厚が約 8mm以下のものは更に冷間圧延により所定板
厚にまで圧延加工する。
【0021】以上の熱間圧延又は冷間圧延により製造し
た製品は所定の強度を付与するために、溶体化処理した
後、焼入れ処理し、必要に応じて冷間加工を施した後に
、時効処理を行う。
【0022】
【実施例】次に、本発明に係るAl−Li系合金の実施
例について、その比較例と共に説明する。
【0023】下記表1に示す含有成分のアルミニウム合
金を溶製し、鋳造して厚さが 300mmの鋳塊を作製
した。 次いで、 500℃で均質化処理を行い、 450℃ま
で降温した後、熱間圧延を開始し、厚さが25mmの圧
延材を製作した。この圧延材を 520℃に60分加熱
して溶体化処理した後、水焼入れし、次いで、冷間加工
として 6%のストレッチを行い、最後に 160℃に
48時間加熱して時効処理を施した。
【0024】耐SCC試験は、外径が19.1mmのC
−リングを作製し、所定の応力を負荷した後、交互浸漬
法( 3.5%NaCl水溶液に10分間浸漬する工程
と50分間乾燥する工程とを30日間に亘って繰り返す
)による促進試験により行った。
【0025】下記表2には、得られたAl−Li系合金
の機械的性質、耐SCC性、破壊靱性及び密度の各測定
値を示す。但し、表2において、F/Nは破損した試料
の数/試験した試料の数の比であり、Daysは破損ま
での日数を示す。
【0026】この表2から明らかなように、本発明の実
施例に係るAl−Li系合金は、比較例合金に比して機
械的性質、耐SCC性及び破壊靱性のいずれの特性も優
れており、低密度のバランスが優れた特性を有している
ことがわかる。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る耐S
CC性が優れた高強度Al−Li系合金は上述の組成を
有するから、高比強度及び高比弾性を有するのに加え、
耐SCC性が優れているという効果を奏する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  重量%で、Li; 0.5〜 3.5
    %、Cu; 0.5〜 6.0%及びZn;0.05〜
     1.5%を含有し、更にMg;0.05〜 3.0%
    、Zr;0.05〜 0.3%、Cr;0.05〜 0
    .3%、Mn;0.05〜 1.5%、V;0.05〜
     0.3%及びTi; 0.005〜0.1%からなる
    群から選択された少なくとも1種の元素を含有し、残部
    がAl及び不可避的不純物であることを特徴とする耐S
    CC性が優れた高強度Al−Li系合金。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109868400A (zh) * 2017-12-04 2019-06-11 凯瑟铝制品有限责任公司 一种用于高成形性薄板产品的低成本,基本不含Zr的铝锂合金
JP2022506542A (ja) * 2018-11-07 2022-01-17 アーコニック テクノロジーズ エルエルシー 2xxxアルミニウムリチウム合金

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