JPH05140688A - 高温疲労強度に優れたAl合金材 - Google Patents
高温疲労強度に優れたAl合金材Info
- Publication number
- JPH05140688A JPH05140688A JP30640991A JP30640991A JPH05140688A JP H05140688 A JPH05140688 A JP H05140688A JP 30640991 A JP30640991 A JP 30640991A JP 30640991 A JP30640991 A JP 30640991A JP H05140688 A JPH05140688 A JP H05140688A
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- Japan
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- fatigue strength
- alloy
- alloy material
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は 180℃程度の高温において優れた疲
労強度を有するAl合金材を提供する。 【構成】 本発明のAl合金材は、化学組成が重量%
で、Si: 0.3〜1.5 %、 Cu: 4〜6 %、 F
e: 0.5〜1.5 %、Mg: 1.5〜2.5 %、 Mn: 3
〜6 %、Zr,Ti,Cr,Mo:単独又は複合で0.5
〜1.5 %、および残部実質的にAlからなるAl急冷凝
固粉末の押出材もしくは鍛造材で構成したものである。
また、前記Al合金材のMn: 3〜6 %に代えて、N
i: 6〜12%としたものである。
労強度を有するAl合金材を提供する。 【構成】 本発明のAl合金材は、化学組成が重量%
で、Si: 0.3〜1.5 %、 Cu: 4〜6 %、 F
e: 0.5〜1.5 %、Mg: 1.5〜2.5 %、 Mn: 3
〜6 %、Zr,Ti,Cr,Mo:単独又は複合で0.5
〜1.5 %、および残部実質的にAlからなるAl急冷凝
固粉末の押出材もしくは鍛造材で構成したものである。
また、前記Al合金材のMn: 3〜6 %に代えて、N
i: 6〜12%としたものである。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、180 ℃程度の高温にお
いて優れた疲労強度を有するAl合金材に関する。
いて優れた疲労強度を有するAl合金材に関する。
【0002】
【従来の技術】自動車あるいは農機等のディーゼルある
いはガソリンエンジンに使用される連接棒は、100 〜18
0 ℃程度の温度下で往復運動、回転運動を繰り返すた
め、かかる高温下の運動に耐える引張強度・疲労強度を
有するものでなければならず、従来、鋼材によって製作
されている。
いはガソリンエンジンに使用される連接棒は、100 〜18
0 ℃程度の温度下で往復運動、回転運動を繰り返すた
め、かかる高温下の運動に耐える引張強度・疲労強度を
有するものでなければならず、従来、鋼材によって製作
されている。
【0003】一方、自動車等の軽量化、省エネルギー化
の見地から連接棒等の部品についても軽量化が望まれて
おり、高温強度に比較的優れたJIS 2000番系列の高力A
l合金の使用が試みられている。
の見地から連接棒等の部品についても軽量化が望まれて
おり、高温強度に比較的優れたJIS 2000番系列の高力A
l合金の使用が試みられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記高力Al合金の使
用により、軽量化が図られたものの、高温下では十分な
疲労強度を有していないのが実状である。本発明は、か
かる問題に鑑みなされたもので、180 ℃程度の高温にお
いて、優れた疲労強度を有するAl合金を提供すること
を目的とする。
用により、軽量化が図られたものの、高温下では十分な
疲労強度を有していないのが実状である。本発明は、か
かる問題に鑑みなされたもので、180 ℃程度の高温にお
いて、優れた疲労強度を有するAl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】本発明のAl合金材は、
化学組成が重量%で、Si: 0.3〜1.5 %、 Cu:
4〜6 %、 Fe: 0.5〜1.5 %、Mg: 1.5〜2.5
%、 Mn: 3〜6 %、Zr,Ti,Cr,Mo:単
独又は複合で 0.5〜1.5 %、および残部実質的にAlか
らなるAl急冷凝固粉末の押出材もしくは鍛造材で構成
したものである。また、前記Al合金材のMn: 3〜6
%に代えて、Ni: 6〜12%としたものである。
化学組成が重量%で、Si: 0.3〜1.5 %、 Cu:
4〜6 %、 Fe: 0.5〜1.5 %、Mg: 1.5〜2.5
%、 Mn: 3〜6 %、Zr,Ti,Cr,Mo:単
独又は複合で 0.5〜1.5 %、および残部実質的にAlか
らなるAl急冷凝固粉末の押出材もしくは鍛造材で構成
したものである。また、前記Al合金材のMn: 3〜6
%に代えて、Ni: 6〜12%としたものである。
【0006】
【作用】本発明のAl合金材の化学組成(単位wt%)
は、以下の理由により限定される。 Si: 0.3〜1.5 % SiはAl−Mg−Si系、Al−Si−Cu系あるい
はAl−Mn−Si系の析出物を生成し強度向上に寄与
するが、0.3 %未満ではその効果は少なく、一方1.5 %
を越えると析出物が粗大化し、疲労強度の低下を招来す
る。
は、以下の理由により限定される。 Si: 0.3〜1.5 % SiはAl−Mg−Si系、Al−Si−Cu系あるい
はAl−Mn−Si系の析出物を生成し強度向上に寄与
するが、0.3 %未満ではその効果は少なく、一方1.5 %
を越えると析出物が粗大化し、疲労強度の低下を招来す
る。
【0007】Cu: 4〜6 % Mg: 1.5〜2.5 % Cu、MgはSiと共に金属間化合物を生成し、強度の
向上に寄与するが、Cu 4%未満、Mg 1.5%未満では
その効果が不足し、一方Cu 6%を越え、Mg 2.5%を
越えると析出物が粗大化し、疲労強度の低下を招来す
る。
向上に寄与するが、Cu 4%未満、Mg 1.5%未満では
その効果が不足し、一方Cu 6%を越え、Mg 2.5%を
越えると析出物が粗大化し、疲労強度の低下を招来す
る。
【0008】Fe: 0.5〜1.5 % Mn: 3〜6 % Fe、MnはAl−Fe−Si系あるいはAl−Mn−
Si系の金属間化合物を形成し、高温強度を向上させる
が、Fe 0.5%未満、Mn 3%未満ではその効果が少な
く、一方Fe 1.5%を越え、Mn 6%を越えると時効硬
化能を低下させ、強度の低下を招来する。
Si系の金属間化合物を形成し、高温強度を向上させる
が、Fe 0.5%未満、Mn 3%未満ではその効果が少な
く、一方Fe 1.5%を越え、Mn 6%を越えると時効硬
化能を低下させ、強度の低下を招来する。
【0009】Zr,Ti,Cr,Mo:単独又は複合で
0.5〜1.5% これらの元素はAlと微細な金属間化合物を生成し、高
温強度を維持し、疲労強度の向上に寄与する。 0.5%未
満ではその効果が期待できず、一方 1.5%を越えると伸
びが低下し成形が困難になる。本発明の他のAl合金材
は、前記合金成分において、Mn: 3〜6 %の代わり
に、Ni: 6〜12%としたものである。NiはAl−F
e−Ni系の金属間化合物を形成し、高温強度を向上さ
せるが、 6%未満ではかかる効果が期待できず、一方12
%を越えると時効硬化能を低下させる。
0.5〜1.5% これらの元素はAlと微細な金属間化合物を生成し、高
温強度を維持し、疲労強度の向上に寄与する。 0.5%未
満ではその効果が期待できず、一方 1.5%を越えると伸
びが低下し成形が困難になる。本発明の他のAl合金材
は、前記合金成分において、Mn: 3〜6 %の代わり
に、Ni: 6〜12%としたものである。NiはAl−F
e−Ni系の金属間化合物を形成し、高温強度を向上さ
せるが、 6%未満ではかかる効果が期待できず、一方12
%を越えると時効硬化能を低下させる。
【0010】以上の合金成分のほか、残部は不可避的に
混入した不純物とAl、すなわち実質的にAlである。
上記組成のAl合金急冷凝固粉末は、合金元素を過飽和
に固溶して基地の固溶強化が図られ、また結晶粒の微細
化により基地の強化が図られる。前記Al合金急冷凝固
粉末の押出材もしくは鍛造材は、同加工による強度のせ
ん断作用によって、粉末表面に形成されている数Å程度
の不活性、安定なAl酸化物被膜の分断が行われると共
に、粉末同士が一体化され、一体化された基地中に前記
分断されたAl酸化物片が均一に分散したものとなる。
混入した不純物とAl、すなわち実質的にAlである。
上記組成のAl合金急冷凝固粉末は、合金元素を過飽和
に固溶して基地の固溶強化が図られ、また結晶粒の微細
化により基地の強化が図られる。前記Al合金急冷凝固
粉末の押出材もしくは鍛造材は、同加工による強度のせ
ん断作用によって、粉末表面に形成されている数Å程度
の不活性、安定なAl酸化物被膜の分断が行われると共
に、粉末同士が一体化され、一体化された基地中に前記
分断されたAl酸化物片が均一に分散したものとなる。
【0011】
【実施例】本発明のAl合金材の原料となる所定成分の
Al合金急冷凝固粉末は、水アトマイズ法や回転ドラム
法等の適宜の手段で104 /℃程度以上の冷却速度で急冷
されて製造される。回転ドラム法とは、回転する冷却ド
ラムの内周面に冷却水層を遠心力の作用で形成し、該冷
却水層に溶融Al合金を噴射し、微細に分断して急冷凝
固粉末を得る方法である。
Al合金急冷凝固粉末は、水アトマイズ法や回転ドラム
法等の適宜の手段で104 /℃程度以上の冷却速度で急冷
されて製造される。回転ドラム法とは、回転する冷却ド
ラムの内周面に冷却水層を遠心力の作用で形成し、該冷
却水層に溶融Al合金を噴射し、微細に分断して急冷凝
固粉末を得る方法である。
【0012】Al合金急冷凝固粉末は、粉末の状態で、
あるいは圧縮成形ビレットとして押出しコンテナに収容
され、押出し加工に供される。押出に際して、Al合金
粉末表面のAl酸化物被膜の分断、分散や粉末の基地
(Al固溶体)同士の一体化を十分行うために、押出比
は 5〜20程度とするのがよく、また押出荷重の軽減およ
び基地の拡散接合のために、押出温度は 400〜500 ℃程
度とするのがよい。
あるいは圧縮成形ビレットとして押出しコンテナに収容
され、押出し加工に供される。押出に際して、Al合金
粉末表面のAl酸化物被膜の分断、分散や粉末の基地
(Al固溶体)同士の一体化を十分行うために、押出比
は 5〜20程度とするのがよく、また押出荷重の軽減およ
び基地の拡散接合のために、押出温度は 400〜500 ℃程
度とするのがよい。
【0013】本発明の合金材は、押出し加工のほか鍛造
加工により押出し加工時と同等の作用がなされ、所期の
合金組織を得ることができる。この際、鍛造温度は 300
℃〜550 ℃程度がよい。以上のようにして得られた押出
材もしくは鍛造材は、適宜、鍛造加工、切削加工等によ
り目的とする製品と近似した形状に加工される。また、
予備加工後、必要に応じて 450〜510 ℃程度で溶体化処
理し、水冷した後、自然時効あるいは人工時効を適宜行
う。
加工により押出し加工時と同等の作用がなされ、所期の
合金組織を得ることができる。この際、鍛造温度は 300
℃〜550 ℃程度がよい。以上のようにして得られた押出
材もしくは鍛造材は、適宜、鍛造加工、切削加工等によ
り目的とする製品と近似した形状に加工される。また、
予備加工後、必要に応じて 450〜510 ℃程度で溶体化処
理し、水冷した後、自然時効あるいは人工時効を適宜行
う。
【0014】次に具体的実施例について説明する。 (1) 下記表1の化学組成(wt%、残部実質的にAl) の
Al合金を溶製し、回転ドラム法によって、粒径0.05〜
1 mmの急冷凝固粉末を作成した。尚、試料 No.1および
2は本発明実施例であり、 No.3は比較例で、 No.4は
従来例でJIS 2017Al合金である。 (2) No.1〜4の急冷凝固粉末を押出比25、押出温度 4
50℃で押出し、φ25mmの棒材を得た。 (3) この押出材より試験片を採取し、 500℃で溶体化処
理し、水冷後、自然時効した後、室温および200 ℃にお
ける引張強さおよび疲労強度を測定した。その結果を表
1に併せて示す。尚、疲労強度は、形状係数αK =2 、
N(繰り返し数)=107 回のときの値である。
Al合金を溶製し、回転ドラム法によって、粒径0.05〜
1 mmの急冷凝固粉末を作成した。尚、試料 No.1および
2は本発明実施例であり、 No.3は比較例で、 No.4は
従来例でJIS 2017Al合金である。 (2) No.1〜4の急冷凝固粉末を押出比25、押出温度 4
50℃で押出し、φ25mmの棒材を得た。 (3) この押出材より試験片を採取し、 500℃で溶体化処
理し、水冷後、自然時効した後、室温および200 ℃にお
ける引張強さおよび疲労強度を測定した。その結果を表
1に併せて示す。尚、疲労強度は、形状係数αK =2 、
N(繰り返し数)=107 回のときの値である。
【0015】
【表1】
【0016】(4) 評価 表1より、実施例に係る No.1および2は、JIS 2017材
に相当する No.4に比らべて、常温引張強度の向上は勿
論のこと、 200℃における疲労強度が40〜50%程度と著
しい高温強度の向上が認められる。一方、Mn量の少な
い比較例 No.3では、疲労強度の向上は10%程度に止ま
った。
に相当する No.4に比らべて、常温引張強度の向上は勿
論のこと、 200℃における疲労強度が40〜50%程度と著
しい高温強度の向上が認められる。一方、Mn量の少な
い比較例 No.3では、疲労強度の向上は10%程度に止ま
った。
【0017】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明のAl合金材
は、Mnを3〜6%又はNiを6〜12%含有した特定組
成のAl合金急冷凝固粉末の押出材もしくは鍛造材であ
るので、従来の2000番系列のAl合金に比べて、室温の
みならず、 180℃程度の高温における引張強度、疲労強
度の大幅な向上を期待することができ、軽量高温高強度
材として優れる。
は、Mnを3〜6%又はNiを6〜12%含有した特定組
成のAl合金急冷凝固粉末の押出材もしくは鍛造材であ
るので、従来の2000番系列のAl合金に比べて、室温の
みならず、 180℃程度の高温における引張強度、疲労強
度の大幅な向上を期待することができ、軽量高温高強度
材として優れる。
Claims (2)
- 【請求項1】 化学組成が重量%で、 Si: 0.3〜1.5 %、 Cu: 4〜6 %、 Fe:
0.5〜1.5 %、Mg: 1.5〜2.5 %、 Mn: 3〜6
%、Zr,Ti,Cr,Mo:単独又は複合で 0.5〜1.
5 %、および残部実質的にAlからなるAl急冷凝固粉
末の押出材もしくは鍛造材であることを特徴とする高温
疲労強度に優れたAl合金材。 - 【請求項2】 化学組成が重量%で、 Si: 0.3〜1.5 %、 Cu: 4〜6 %、 Fe:
0.5〜1.5 %、Mg: 1.5〜2.5 %、 Ni: 6〜12
%、Zr,Ti,Cr,Mo:単独又は複合で 0.5〜1.
5 %、および残部実質的にAlからなるAl急冷凝固粉
末の押出材もしくは鍛造材であることを特徴とする高温
疲労強度に優れたAl合金材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30640991A JPH05140688A (ja) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | 高温疲労強度に優れたAl合金材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30640991A JPH05140688A (ja) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | 高温疲労強度に優れたAl合金材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05140688A true JPH05140688A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=17956672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30640991A Pending JPH05140688A (ja) | 1991-11-21 | 1991-11-21 | 高温疲労強度に優れたAl合金材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05140688A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008138614A1 (de) * | 2007-05-16 | 2008-11-20 | Technische Universität Clausthal | Verwendung einer al-mn-legierung für hochwarmfeste erzeugnisse |
| WO2011032434A1 (zh) * | 2009-09-18 | 2011-03-24 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | Mo-RE高强耐热铝合金材料及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62142741A (ja) * | 1985-12-18 | 1987-06-26 | Nippon Light Metal Co Ltd | 耐疲労強度の優れた高強度アルミニウム合金の製造法 |
| JPH0234740A (ja) * | 1988-07-25 | 1990-02-05 | Furukawa Alum Co Ltd | 耐熱性アルミニウム合金材及びその製造方法 |
| JPH0379738A (ja) * | 1989-08-23 | 1991-04-04 | Kubota Corp | 高力Al合金材 |
-
1991
- 1991-11-21 JP JP30640991A patent/JPH05140688A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62142741A (ja) * | 1985-12-18 | 1987-06-26 | Nippon Light Metal Co Ltd | 耐疲労強度の優れた高強度アルミニウム合金の製造法 |
| JPH0234740A (ja) * | 1988-07-25 | 1990-02-05 | Furukawa Alum Co Ltd | 耐熱性アルミニウム合金材及びその製造方法 |
| JPH0379738A (ja) * | 1989-08-23 | 1991-04-04 | Kubota Corp | 高力Al合金材 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008138614A1 (de) * | 2007-05-16 | 2008-11-20 | Technische Universität Clausthal | Verwendung einer al-mn-legierung für hochwarmfeste erzeugnisse |
| WO2011032434A1 (zh) * | 2009-09-18 | 2011-03-24 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | Mo-RE高强耐热铝合金材料及其制备方法 |
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