JPH0610085A - 耐熱アルミニウム合金粉末及び耐熱アルミニウム合金 - Google Patents
耐熱アルミニウム合金粉末及び耐熱アルミニウム合金Info
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- JPH0610085A JPH0610085A JP16951492A JP16951492A JPH0610085A JP H0610085 A JPH0610085 A JP H0610085A JP 16951492 A JP16951492 A JP 16951492A JP 16951492 A JP16951492 A JP 16951492A JP H0610085 A JPH0610085 A JP H0610085A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】常温強度、剛性及びクリープ特性に優れる製品
を製造する。 【構成・作用】重量％で、Ｎｉ：１０〜２０％、Ｓｉ：
８〜２５％を含有し、さらに少なくともＭｏ：１．０〜
３．０％を含む耐熱アルミニウム合金粉末としたもの。
この耐熱アルミニウム合金粉末を使用し、焼結法で合金
とすれば、常温でのヤング率が１００ＧＰａ以上の剛性
及びクリープ特性に優れた合金となる。
を製造する。 【構成・作用】重量％で、Ｎｉ：１０〜２０％、Ｓｉ：
８〜２５％を含有し、さらに少なくともＭｏ：１．０〜
３．０％を含む耐熱アルミニウム合金粉末としたもの。
この耐熱アルミニウム合金粉末を使用し、焼結法で合金
とすれば、常温でのヤング率が１００ＧＰａ以上の剛性
及びクリープ特性に優れた合金となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コネクティングロッド
等の自動車、航空機等のエンジン部品に適用して有用
な、高温強度に優れ、かつ高剛性の耐熱アルミニウム合
金粉末及び耐熱アルミニウム合金に関する。
等の自動車、航空機等のエンジン部品に適用して有用
な、高温強度に優れ、かつ高剛性の耐熱アルミニウム合
金粉末及び耐熱アルミニウム合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム合金は、軽量で加工性に優
れているので、古くから航空機あるいは自動車の構造用
材料として用いられている。従来のアルミニウム合金の
うち、耐熱性に優れるものとしては、ＪＩＳ２０２４、
２０１８等のＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金が知られている。
れているので、古くから航空機あるいは自動車の構造用
材料として用いられている。従来のアルミニウム合金の
うち、耐熱性に優れるものとしては、ＪＩＳ２０２４、
２０１８等のＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金が知られている。
【０００３】また、Ｎｉを５重量％（以下、単に％とい
う。）以上含むＡｌ−Ｎｉ系合金（軽金属学会主催、Ａ
ｌ合金の粉末冶金技術シンポジウム（昭和６２年３月９
日開催）予稿集第５８頁、第７０頁）が提案されてい
る。同様に、特開平２−１４９６２９、特開平２−１４
９６３１、特開平２−１４９６３２、特開平２−１４９
６３３号公報には、Ｎｉを８％以上含み、鋳造法で製造
したＡｌ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金からなる「耐
摩耗性及び熱伝導性に優れた低熱膨張アルミニウム合
金」が開示されている。
う。）以上含むＡｌ−Ｎｉ系合金（軽金属学会主催、Ａ
ｌ合金の粉末冶金技術シンポジウム（昭和６２年３月９
日開催）予稿集第５８頁、第７０頁）が提案されてい
る。同様に、特開平２−１４９６２９、特開平２−１４
９６３１、特開平２−１４９６３２、特開平２−１４９
６３３号公報には、Ｎｉを８％以上含み、鋳造法で製造
したＡｌ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｍｇ系合金からなる「耐
摩耗性及び熱伝導性に優れた低熱膨張アルミニウム合
金」が開示されている。
【０００４】さらに、特公平２−５６４０１号公報に
は、７．７〜１５％のＮｉと、１５〜２５％のＳｉとを
含み、Ｓｉ結晶粒の大きさを１５μｍ以下としたＡｌ−
Ｎｉ−Ｓｉ系合金粉末からなる「耐熱耐摩耗性高力アル
ミニウム合金粉末」が開示されている。
は、７．７〜１５％のＮｉと、１５〜２５％のＳｉとを
含み、Ｓｉ結晶粒の大きさを１５μｍ以下としたＡｌ−
Ｎｉ−Ｓｉ系合金粉末からなる「耐熱耐摩耗性高力アル
ミニウム合金粉末」が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】自動車用エンジンには
高出力化が要求され、このためコネクティングロッド等
のエンジン部品には、３００℃で引張強度が２００ＭＰ
ａ以上で、かつ高剛性であることが要求される。かかる
観点からは、上記ＪＩＳ２０２４、２０１８等のＡｌ−
Ｃｕ−Ｍｇ系合金は、常温での引張強度は優れるもの
の、２００℃の高温では引張強度が高々３００ＭＰａ、
３００℃の高温では引張強度が１５０ＭＰａであり、近
年の自動車等のエンジン部品にこれらＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ
系合金を適用することはできない。また、上記提案又は
公報記載のＡｌ−Ｎｉ系合金及びＡｌ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｃ
ｕ−Ｍｇ系合金では、組織中に生成されたＮｉＡｌ3 金
属間化合物により、耐熱性及び耐摩耗性が改善されてい
るものの、鋳造法により製品を製造することとなるた
め、製品におけるＮｉＡｌ3 金属間化合物の粒径が１０
μｍ程度と大きくなり、常温で高々３８０ＭＰａ、３０
０℃の高温では引張強度が１６０ＭＰａに低下すること
が明らかとなった。このため、かかるアルミニウム合金
でも、近年の自動車等のエンジン部品として適用するこ
とが困難である。
高出力化が要求され、このためコネクティングロッド等
のエンジン部品には、３００℃で引張強度が２００ＭＰ
ａ以上で、かつ高剛性であることが要求される。かかる
観点からは、上記ＪＩＳ２０２４、２０１８等のＡｌ−
Ｃｕ−Ｍｇ系合金は、常温での引張強度は優れるもの
の、２００℃の高温では引張強度が高々３００ＭＰａ、
３００℃の高温では引張強度が１５０ＭＰａであり、近
年の自動車等のエンジン部品にこれらＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ
系合金を適用することはできない。また、上記提案又は
公報記載のＡｌ−Ｎｉ系合金及びＡｌ−Ｎｉ−Ｓｉ−Ｃ
ｕ−Ｍｇ系合金では、組織中に生成されたＮｉＡｌ3 金
属間化合物により、耐熱性及び耐摩耗性が改善されてい
るものの、鋳造法により製品を製造することとなるた
め、製品におけるＮｉＡｌ3 金属間化合物の粒径が１０
μｍ程度と大きくなり、常温で高々３８０ＭＰａ、３０
０℃の高温では引張強度が１６０ＭＰａに低下すること
が明らかとなった。このため、かかるアルミニウム合金
でも、近年の自動車等のエンジン部品として適用するこ
とが困難である。
【０００６】一方、上記公報記載のＡｌ−Ｎｉ−Ｓｉ系
合金粉末では、焼結法により製品を製造することとな
る。すなわち、一定組成の合金原料を溶解、噴霧して上
記Ａｌ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金粉末とし、このＡｌ−Ｎｉ−
Ｓｉ系合金粉末を冷間予備成形、押出、鍛造することに
より製品が得られる。このため、このＡｌ−Ｎｉ−Ｓｉ
系合金粉末では、ＮｉＡｌ3 金属間化合物の粒径が４μ
ｍ以下であり、耐摩耗性に優れるとともに、引張強度も
常温で５１０ＭＰａ、２５０℃で３４５ＭＰａが得られ
る。しかし、一般に自動車等のエンジン部品では充分な
押出比（押出前後の断面積比）を取れない場合もある。
合金粉末では、焼結法により製品を製造することとな
る。すなわち、一定組成の合金原料を溶解、噴霧して上
記Ａｌ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金粉末とし、このＡｌ−Ｎｉ−
Ｓｉ系合金粉末を冷間予備成形、押出、鍛造することに
より製品が得られる。このため、このＡｌ−Ｎｉ−Ｓｉ
系合金粉末では、ＮｉＡｌ3 金属間化合物の粒径が４μ
ｍ以下であり、耐摩耗性に優れるとともに、引張強度も
常温で５１０ＭＰａ、２５０℃で３４５ＭＰａが得られ
る。しかし、一般に自動車等のエンジン部品では充分な
押出比（押出前後の断面積比）を取れない場合もある。
【０００７】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たものであって、剛性及びクリープ特性に優れる製品を
製造できる耐熱アルミニウム合金粉末及び耐熱アルミニ
ウム合金を提供することを目的とする。
たものであって、剛性及びクリープ特性に優れる製品を
製造できる耐熱アルミニウム合金粉末及び耐熱アルミニ
ウム合金を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、高Ｎｉおよ
び高Ｓｉのアルミニウム合金にＭｏを配合することによ
り優れた耐熱アルミニウム合金が得られることを知り、
かかる合金について研究を進め、本発明の耐熱アルミニ
ウム合金粉末および耐熱アルミニウム合金を発明したも
のである。
び高Ｓｉのアルミニウム合金にＭｏを配合することによ
り優れた耐熱アルミニウム合金が得られることを知り、
かかる合金について研究を進め、本発明の耐熱アルミニ
ウム合金粉末および耐熱アルミニウム合金を発明したも
のである。
【０００９】本発明の耐熱アルミニウム合金粉末は、重
量％で、Ｎｉ：１０〜２０％、Ｓｉ：８〜２５％を含有
する耐熱アルミニウム合金粉末であって、さらに少なく
ともＭｏ：１．０〜３．０％を含むことを特徴とするも
のである。本発明の耐熱アルミニウム合金粉末は、重量
％で、さらに少なくともＦｅ：０．６〜８．０％及びＣ
ｕ：０．６〜５．０％の１種を含み、Ｆｅ及びＣｕの合
計量が８．０％以下であることができる。また、本発明
の耐熱アルミニウム合金粉末は、重量％で、さらに少な
くともＺｒ：０．３〜３．０％及びＴｉ：１．０〜４．
０％の１種を含むことができる。
量％で、Ｎｉ：１０〜２０％、Ｓｉ：８〜２５％を含有
する耐熱アルミニウム合金粉末であって、さらに少なく
ともＭｏ：１．０〜３．０％を含むことを特徴とするも
のである。本発明の耐熱アルミニウム合金粉末は、重量
％で、さらに少なくともＦｅ：０．６〜８．０％及びＣ
ｕ：０．６〜５．０％の１種を含み、Ｆｅ及びＣｕの合
計量が８．０％以下であることができる。また、本発明
の耐熱アルミニウム合金粉末は、重量％で、さらに少な
くともＺｒ：０．３〜３．０％及びＴｉ：１．０〜４．
０％の１種を含むことができる。
【００１０】本発明の耐熱アルミニウム合金は、重量％
で、Ｎｉ：１０〜２０％、Ｓｉ：８〜２５％を含有する
耐熱アルミニウム合金であって、さらに少なくともＭ
ｏ：１．０〜３．０％を含み、常温でのヤング率が１０
０ＧＰａ以上であることを特徴とするものである。本発
明の耐熱アルミニウム合金は、重量％で、酸素含有量を
０．０５〜０．４０％と比較的多量の酸素を含むもので
もよい。
で、Ｎｉ：１０〜２０％、Ｓｉ：８〜２５％を含有する
耐熱アルミニウム合金であって、さらに少なくともＭ
ｏ：１．０〜３．０％を含み、常温でのヤング率が１０
０ＧＰａ以上であることを特徴とするものである。本発
明の耐熱アルミニウム合金は、重量％で、酸素含有量を
０．０５〜０．４０％と比較的多量の酸素を含むもので
もよい。
【００１１】本発明の耐熱アルミニウム合金は、重量％
で、さらに少なくともＦｅ：０．６〜８．０％及びＣ
ｕ：０．６〜５．０％の１種を含み、Ｆｅ及びＣｕの合
計量が８．０％以下であるとともに、常温でのヤング率
が１０５ＧＰａ以上とすることができる。また、本発明
の耐熱アルミニウム合金は、重量％で、さらに少なくと
もＺｒ：０．３〜３．０％及びＴｉ：１．０〜４．０％
の１種を含み、常温でのヤング率が１０８ＧＰａ以上と
することができる。さらに、本発明の耐熱アルミニウム
合金は、重量％で、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｎｉ及びＺｒの合計量
が１４．５％以上であるとともに、常温でのヤング率が
１１０ＧＰａ以上とすることができる。
で、さらに少なくともＦｅ：０．６〜８．０％及びＣ
ｕ：０．６〜５．０％の１種を含み、Ｆｅ及びＣｕの合
計量が８．０％以下であるとともに、常温でのヤング率
が１０５ＧＰａ以上とすることができる。また、本発明
の耐熱アルミニウム合金は、重量％で、さらに少なくと
もＺｒ：０．３〜３．０％及びＴｉ：１．０〜４．０％
の１種を含み、常温でのヤング率が１０８ＧＰａ以上と
することができる。さらに、本発明の耐熱アルミニウム
合金は、重量％で、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｎｉ及びＺｒの合計量
が１４．５％以上であるとともに、常温でのヤング率が
１１０ＧＰａ以上とすることができる。
【００１２】この耐熱アルミニウム合金粉末は一定組成
の合金原料を溶解、噴霧して製造することができる。ま
た、本発明の耐熱アルミニウム合金は本発明の耐熱アル
ミニウム合金粉末を使用し、焼結法により合金材とする
ことで製造することができる。すなわち、本発明の耐熱
アルミニウム合金粉末をケースに入れ、この状態で冷間
予備成形、押出鍛造することにより得られる。
の合金原料を溶解、噴霧して製造することができる。ま
た、本発明の耐熱アルミニウム合金は本発明の耐熱アル
ミニウム合金粉末を使用し、焼結法により合金材とする
ことで製造することができる。すなわち、本発明の耐熱
アルミニウム合金粉末をケースに入れ、この状態で冷間
予備成形、押出鍛造することにより得られる。
【００１３】本発明の耐熱アルミニウム合金粉末および
耐熱アルミニウム合金を構成する元素の配合割合および
作用を以下に説明する。 〔Ｎｉ：１０〜２０％〕Ｎｉは、Ａｌとともに、ＮｉＡ
ｌ3 、ＮｉＡｌ、Ｎｉ3 Ａｌ、等の金属間化合物をつく
る。これら金属間化合物は高温でも安定であり、合金の
耐摩耗性と高温強度とに寄与する。特にＮｉＡｌ3 金属
間化合物は、他のＮｉＡｌ金属間化合物、Ｎｉ3 Ａｌ、
金属間化合物等と比較して、硬さもより低く、靱性によ
り富む。
耐熱アルミニウム合金を構成する元素の配合割合および
作用を以下に説明する。 〔Ｎｉ：１０〜２０％〕Ｎｉは、Ａｌとともに、ＮｉＡ
ｌ3 、ＮｉＡｌ、Ｎｉ3 Ａｌ、等の金属間化合物をつく
る。これら金属間化合物は高温でも安定であり、合金の
耐摩耗性と高温強度とに寄与する。特にＮｉＡｌ3 金属
間化合物は、他のＮｉＡｌ金属間化合物、Ｎｉ3 Ａｌ、
金属間化合物等と比較して、硬さもより低く、靱性によ
り富む。
【００１４】重量％で（以下、単に％と略す。）、Ｎｉ
を５．７％以上添加することにより、得られる合金中に
ＮｉＡｌ3 金属間化合物の析出が見られるが、Ｎｉが１
０％未満の添加では、得られる合金の３００℃での引張
強度が２００ＭＰａ以上にならず、高温強度が効果的に
向上しない。逆に、Ｎｉが４０％以下の添加であれば、
得られる合金はＮｉＡｌ3 金属間化合物を作るが、Ｎｉ
を２０％を超えて添加すると、合金が脆くなり、常温で
の伸び値が極めて小さくなる。このため、Ｎｉを２０％
を超えて添加すると、製品の高温強度及び耐摩耗性は優
れるものの、切削性などが著しく劣り、実用上の利用が
困難となる。 〔Ｓｉ：８〜２５％〕Ａｌ中に微細なＳｉを分散させた
合金は、高温強度、耐摩耗性に優れることは、Ａ３９０
合金等で知られている。
を５．７％以上添加することにより、得られる合金中に
ＮｉＡｌ3 金属間化合物の析出が見られるが、Ｎｉが１
０％未満の添加では、得られる合金の３００℃での引張
強度が２００ＭＰａ以上にならず、高温強度が効果的に
向上しない。逆に、Ｎｉが４０％以下の添加であれば、
得られる合金はＮｉＡｌ3 金属間化合物を作るが、Ｎｉ
を２０％を超えて添加すると、合金が脆くなり、常温で
の伸び値が極めて小さくなる。このため、Ｎｉを２０％
を超えて添加すると、製品の高温強度及び耐摩耗性は優
れるものの、切削性などが著しく劣り、実用上の利用が
困難となる。 〔Ｓｉ：８〜２５％〕Ａｌ中に微細なＳｉを分散させた
合金は、高温強度、耐摩耗性に優れることは、Ａ３９０
合金等で知られている。
【００１５】鋳造法により製品を製造した場合には、Ｓ
ｉを１１．３％以上含むアルミニウム合金には粗大Ｓｉ
初晶が晶出し、かかる合金は摺動部の相手材を攻撃した
り、また被削性が著しく悪くなるとともに、合金自体の
伸びが著しく低下し、生産技術面（例えば、部品加工時
のクラック等）で実用的でなく、また部品として使用時
に割れが生じたりして好ましくない。しかし、急冷凝固
粉末冶金法によりアルミニウム合金を製造する場合に
は、Ｓｉを２５％まで配合しても微細Ｓｉの晶出したア
ルミニウム合金が得られる。Ｓｉを２５％を超えて配合
すると、急冷凝固法で耐熱アルミニウム合金粉末を製造
した場合でも、製品に粗大Ｓｉが晶出して好ましくな
い。
ｉを１１．３％以上含むアルミニウム合金には粗大Ｓｉ
初晶が晶出し、かかる合金は摺動部の相手材を攻撃した
り、また被削性が著しく悪くなるとともに、合金自体の
伸びが著しく低下し、生産技術面（例えば、部品加工時
のクラック等）で実用的でなく、また部品として使用時
に割れが生じたりして好ましくない。しかし、急冷凝固
粉末冶金法によりアルミニウム合金を製造する場合に
は、Ｓｉを２５％まで配合しても微細Ｓｉの晶出したア
ルミニウム合金が得られる。Ｓｉを２５％を超えて配合
すると、急冷凝固法で耐熱アルミニウム合金粉末を製造
した場合でも、製品に粗大Ｓｉが晶出して好ましくな
い。
【００１６】逆に、Ｓｉが８％未満の配合では、得られ
るアルミニウム合金の高温強度及び耐摩耗性が不十分で
ある。 〔Ｍｏ：１．０〜３．０％〕Ｍｏは、耐熱性を改善する
元素として知られているが、発明者らの実験結果では、
アルミニウム合金の剛性の向上とクリープ強度の向上と
に著しく寄与することが判明した。即ち、本耐熱アルミ
ニウム合金にＭｏ：１．０〜３．０％を配合すると、合
金の剛性が効果的に向上する。Ｍｏが１．０％未満の添
加では剛性向上の効果が少なく、Ｍｏを３．０％を超え
て添加すると高温強度が低下する。 〔Ｆｅ：０．６〜８．０％〕一般にはＦｅの添加は好ま
しくなく、含まれていても０．５％以下であることが望
ましいとされるが、発明者らの実験結果では、Ｆｅを配
合することにより、得られるアルミニウム合金の常温強
度及び３００℃の高温強度が向上することが判明した。
Ｆｅが０．６％未満の配合では、アルミニウム合金の常
温強度及び３００℃の高温強度向上の効果が少なく、Ｆ
ｅを８％を超えて配合すると、アルミニウム合金が脆く
なる。但し、Ｆｅと後述するＣｕとは、少なくとも１種
が含有され、Ｆｅ及びＣｕの合計量が８％以下であれ
ば、アルミニウム合金の常温強度が効果的に向上する。 〔Ｃｕ：０．６〜５．０％〕Ｃｕは、耐熱アルミニウム
合金に時効硬化を付与し、Ａｌマトリックスを強化す
る。Ｃｕが０．６％以上の配合でアルミニウム合金の常
温強度向上の効果があり、Ｃｕを５％を超えて配合する
と、粗大な晶出物が生成し、アルミニウム合金の３００
℃での高温強度を低下させる。但し、Ｃｕと上述のＦｅ
とは、少なくとも１種が含有され、Ｆｅ及びＣｕの合計
量が８％以下であれば、アルミニウム合金の常温強度が
効果的に向上する。 〔Ｚｒ：０．３〜３．０％〕Ｚｒは、高温強度を改善す
る添加元素として知られているが、発明者らの実験結果
では、むしろアルミニウム合金の常温及び３００℃での
伸び値を向上することが判明した。即ち、本耐熱アルミ
ニウム合金にＺｒ：０．３〜３．０％を配合すると、合
金の靱性が効果的に向上する。Ｚｒが０．３％未満の添
加では靱性向上の効果が少なく、Ｚｒを３．０％を超え
て添加すると粗大な金属間化合物（ＺｒＡｌ3 ）を晶出
し、望ましくない。 〔Ｔｉ：１．０〜４．０％〕Ｔｉは、Ｚｒ同様、高温強
度を改善する添加元素として知られているが、発明者ら
の実験結果では、アルミニウム合金の３００℃での降伏
強度を向上させることが判明した。Ｔｉの配合割合は
１．０〜４．０％である。Ｔｉの配合が１．０％未満で
は高温における降伏強度の向上効果が少なく、Ｔｉの配
合が４．０％を超えて添加すると材料の靱性を低下させ
るので、望ましくない。 〔Ｏ：０．０５〜０．４０％〕一般に酸素は、耐熱アル
ミニウム合金の強度および伸び等を阻害すると考えられ
るが、本発明者らの実験結果では、酸素が０．４０％未
満の範囲で含有されているならば、本発明の耐熱アルミ
ニウム合金の上記特性に実質的に影響を受けないことが
判明した。非酸化雰囲気下でアトマイズ粉を製造するな
らば、酸化雰囲気下で封缶して押し出す場合でも、酸素
を０．０５％未満の含有量にすることができる。また、
酸素を０．０５％未満の含有量とすることは本発明の耐
熱アルミニウム合金の製造段階において厳格な工程管理
等を必要とする。本発明の耐熱アルミニウム合金では
０．４０％という比較的多量の酸素の含有が許されるの
で本発明の耐熱アルミニウム合金の製造が容易となり、
製造工程の簡略化を実現できる。
るアルミニウム合金の高温強度及び耐摩耗性が不十分で
ある。 〔Ｍｏ：１．０〜３．０％〕Ｍｏは、耐熱性を改善する
元素として知られているが、発明者らの実験結果では、
アルミニウム合金の剛性の向上とクリープ強度の向上と
に著しく寄与することが判明した。即ち、本耐熱アルミ
ニウム合金にＭｏ：１．０〜３．０％を配合すると、合
金の剛性が効果的に向上する。Ｍｏが１．０％未満の添
加では剛性向上の効果が少なく、Ｍｏを３．０％を超え
て添加すると高温強度が低下する。 〔Ｆｅ：０．６〜８．０％〕一般にはＦｅの添加は好ま
しくなく、含まれていても０．５％以下であることが望
ましいとされるが、発明者らの実験結果では、Ｆｅを配
合することにより、得られるアルミニウム合金の常温強
度及び３００℃の高温強度が向上することが判明した。
Ｆｅが０．６％未満の配合では、アルミニウム合金の常
温強度及び３００℃の高温強度向上の効果が少なく、Ｆ
ｅを８％を超えて配合すると、アルミニウム合金が脆く
なる。但し、Ｆｅと後述するＣｕとは、少なくとも１種
が含有され、Ｆｅ及びＣｕの合計量が８％以下であれ
ば、アルミニウム合金の常温強度が効果的に向上する。 〔Ｃｕ：０．６〜５．０％〕Ｃｕは、耐熱アルミニウム
合金に時効硬化を付与し、Ａｌマトリックスを強化す
る。Ｃｕが０．６％以上の配合でアルミニウム合金の常
温強度向上の効果があり、Ｃｕを５％を超えて配合する
と、粗大な晶出物が生成し、アルミニウム合金の３００
℃での高温強度を低下させる。但し、Ｃｕと上述のＦｅ
とは、少なくとも１種が含有され、Ｆｅ及びＣｕの合計
量が８％以下であれば、アルミニウム合金の常温強度が
効果的に向上する。 〔Ｚｒ：０．３〜３．０％〕Ｚｒは、高温強度を改善す
る添加元素として知られているが、発明者らの実験結果
では、むしろアルミニウム合金の常温及び３００℃での
伸び値を向上することが判明した。即ち、本耐熱アルミ
ニウム合金にＺｒ：０．３〜３．０％を配合すると、合
金の靱性が効果的に向上する。Ｚｒが０．３％未満の添
加では靱性向上の効果が少なく、Ｚｒを３．０％を超え
て添加すると粗大な金属間化合物（ＺｒＡｌ3 ）を晶出
し、望ましくない。 〔Ｔｉ：１．０〜４．０％〕Ｔｉは、Ｚｒ同様、高温強
度を改善する添加元素として知られているが、発明者ら
の実験結果では、アルミニウム合金の３００℃での降伏
強度を向上させることが判明した。Ｔｉの配合割合は
１．０〜４．０％である。Ｔｉの配合が１．０％未満で
は高温における降伏強度の向上効果が少なく、Ｔｉの配
合が４．０％を超えて添加すると材料の靱性を低下させ
るので、望ましくない。 〔Ｏ：０．０５〜０．４０％〕一般に酸素は、耐熱アル
ミニウム合金の強度および伸び等を阻害すると考えられ
るが、本発明者らの実験結果では、酸素が０．４０％未
満の範囲で含有されているならば、本発明の耐熱アルミ
ニウム合金の上記特性に実質的に影響を受けないことが
判明した。非酸化雰囲気下でアトマイズ粉を製造するな
らば、酸化雰囲気下で封缶して押し出す場合でも、酸素
を０．０５％未満の含有量にすることができる。また、
酸素を０．０５％未満の含有量とすることは本発明の耐
熱アルミニウム合金の製造段階において厳格な工程管理
等を必要とする。本発明の耐熱アルミニウム合金では
０．４０％という比較的多量の酸素の含有が許されるの
で本発明の耐熱アルミニウム合金の製造が容易となり、
製造工程の簡略化を実現できる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を比較例と
ともに表１〜３及び図１を参照しつつ説明する。
ともに表１〜３及び図１を参照しつつ説明する。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１に示す組成の溶湯をアトマイズ法によ
り粉末化した後、１００メッシュの篩いにより分級し、
実施例１〜８及び比較例１〜６の耐熱アルミニウム合金
粉末を得た。これら耐熱アルミニウム合金粉末を純Ａｌ
の底付きチューブに装填して真空条件下、面圧３ｔｏｎ
／ｃｍ2 で冷間予備成形し、φ３０×Ｌ８０のプリフォ
ーム体を製作した。これらプリフォーム体を４５０℃で
３０分間加熱し、比較的大きな押出比「１０」で熱間押
出加工を行い、直径１０mmの棒状のアルミニウム合金を
得た。 〔評価１〕上記各アルミニウム合金について、強度特性
の測定を行った。測定された引張強度、降伏強度及びヤ
ング率も合わせて表１に示す。
り粉末化した後、１００メッシュの篩いにより分級し、
実施例１〜８及び比較例１〜６の耐熱アルミニウム合金
粉末を得た。これら耐熱アルミニウム合金粉末を純Ａｌ
の底付きチューブに装填して真空条件下、面圧３ｔｏｎ
／ｃｍ2 で冷間予備成形し、φ３０×Ｌ８０のプリフォ
ーム体を製作した。これらプリフォーム体を４５０℃で
３０分間加熱し、比較的大きな押出比「１０」で熱間押
出加工を行い、直径１０mmの棒状のアルミニウム合金を
得た。 〔評価１〕上記各アルミニウム合金について、強度特性
の測定を行った。測定された引張強度、降伏強度及びヤ
ング率も合わせて表１に示す。
【００２０】表１より、実施例１〜８のアルミニウム合
金は、いづれもヤング率が１２０ＧＰａを超え、優れて
いることがわかる。また、実施例１〜８のアルミニウム
合金は、いづれも常温（ＲＴ）における引張強度が５０
０ＭＰａを超え、優れていることがわかる。さらに、実
施例１〜８のアルミニウム合金は、いづれも３００℃に
おける引張強度が２２０ＭＰａを超え、優れていること
がわかる。
金は、いづれもヤング率が１２０ＧＰａを超え、優れて
いることがわかる。また、実施例１〜８のアルミニウム
合金は、いづれも常温（ＲＴ）における引張強度が５０
０ＭＰａを超え、優れていることがわかる。さらに、実
施例１〜８のアルミニウム合金は、いづれも３００℃に
おける引張強度が２２０ＭＰａを超え、優れていること
がわかる。
【００２１】一方、Ｍｏを含む実施例１、３のアルミニ
ウム合金と、Ｍｏを含まない比較例１、３のアルミニウ
ム合金とを比較すると、Ｍｏを含むことにより、ヤング
率が４〜１４ＧＰａ程度向上することがわかる。さら
に、Ｚｒを含む実施例４、５のアルミニウム合金では、
３００℃の伸び値が８％以上を示し、特に優れているこ
とがわかる。
ウム合金と、Ｍｏを含まない比較例１、３のアルミニウ
ム合金とを比較すると、Ｍｏを含むことにより、ヤング
率が４〜１４ＧＰａ程度向上することがわかる。さら
に、Ｚｒを含む実施例４、５のアルミニウム合金では、
３００℃の伸び値が８％以上を示し、特に優れているこ
とがわかる。
【００２２】また、Ｔｉを含む実施例７、８のアルミニ
ウム合金では、３００℃の降伏強度が２００ＭＰａを超
え、特に優れていることがわかる。 〔評価２〕上記実施例４のアルミニウム合金と、比較例
３、５、６のアルミニウム合金とについて、クリープ試
験を行った。試験は、３００℃で９７ＭＰａの荷重を負
荷した時に破断までの時間を測定することにより行っ
た。測定結果を表２に示す。
ウム合金では、３００℃の降伏強度が２００ＭＰａを超
え、特に優れていることがわかる。 〔評価２〕上記実施例４のアルミニウム合金と、比較例
３、５、６のアルミニウム合金とについて、クリープ試
験を行った。試験は、３００℃で９７ＭＰａの荷重を負
荷した時に破断までの時間を測定することにより行っ
た。測定結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】
【００２４】表２に示すように、比較例３、５、６のア
ルミニウム合金では４．７〜２９．３時間で破断したの
に対し、実施例４のアルミニウム合金では９０．８〜１
１２．８時間で破断した。したがって、実施例４のアル
ミニウム合金は特に優れたクリープ特性を発揮できるこ
とがわかる。 〔評価３〕上記実施例１〜８の各アルミニウム合金につ
いて、熱膨張係数の測定を行った。
ルミニウム合金では４．７〜２９．３時間で破断したの
に対し、実施例４のアルミニウム合金では９０．８〜１
１２．８時間で破断した。したがって、実施例４のアル
ミニウム合金は特に優れたクリープ特性を発揮できるこ
とがわかる。 〔評価３〕上記実施例１〜８の各アルミニウム合金につ
いて、熱膨張係数の測定を行った。
【００２５】実施例１〜８の各アルミニウム合金の熱膨
張係数は１２〜１６×１０-6／℃であり、通常のアルミ
ニウム合金（ＪＩＳ１０６０〜２０４０、Ａ３９０等）
の鋳造体の熱膨張係数が１９〜２２×１０-6／℃である
のと比較して低い。ＪＩＳ１０６０及び実施例１等の熱
膨張係数とＳｉ含有量との関係を図１に示す。これによ
り、実施例１〜８の各アルミニウム合金が熱膨張特性の
点でも優れていることがわかる。 〔評価４〕大気中で空気噴霧したアルミニウム合金粉末
を−１００メッシュで篩った後、冷間静水圧成形（ＣＩ
Ｐ）し、この圧粉体により大気中での加熱押し出しを行
なった。これら実施例９、１０を表３に示す。
張係数は１２〜１６×１０-6／℃であり、通常のアルミ
ニウム合金（ＪＩＳ１０６０〜２０４０、Ａ３９０等）
の鋳造体の熱膨張係数が１９〜２２×１０-6／℃である
のと比較して低い。ＪＩＳ１０６０及び実施例１等の熱
膨張係数とＳｉ含有量との関係を図１に示す。これによ
り、実施例１〜８の各アルミニウム合金が熱膨張特性の
点でも優れていることがわかる。 〔評価４〕大気中で空気噴霧したアルミニウム合金粉末
を−１００メッシュで篩った後、冷間静水圧成形（ＣＩ
Ｐ）し、この圧粉体により大気中での加熱押し出しを行
なった。これら実施例９、１０を表３に示す。
【００２６】また、大気中で噴霧媒として窒素を利用し
て窒素噴霧したアルミニウム合金粉末を−１００メッシ
ュで篩った後、冷間静水圧成形（ＣＩＰ）し、この圧粉
体により大気中での加熱押し出しを行なった。これら実
施例１１、１２を表３に示す。比較例として、窒素雰囲
気中で窒素噴霧したアルミニウム粉末を−１００メッシ
ュで篩った後、底付きの純アルミ缶に装入し、真空・脱
ガス後、封缶し、熱間静水圧成形（ＨＩＰ）後、加熱押
し出しを行なった。これら比較例７、８を表３に示す。
て窒素噴霧したアルミニウム合金粉末を−１００メッシ
ュで篩った後、冷間静水圧成形（ＣＩＰ）し、この圧粉
体により大気中での加熱押し出しを行なった。これら実
施例１１、１２を表３に示す。比較例として、窒素雰囲
気中で窒素噴霧したアルミニウム粉末を−１００メッシ
ュで篩った後、底付きの純アルミ缶に装入し、真空・脱
ガス後、封缶し、熱間静水圧成形（ＨＩＰ）後、加熱押
し出しを行なった。これら比較例７、８を表３に示す。
【００２７】
【表３】
【００２８】一般に酸素は、耐熱アルミニウム合金の強
度、伸び等を阻害すると考えられるが、実施例９〜１２
のアルミニウム合金では、比較例７、８のアルミニウム
合金のように封缶操作及び真空脱ガス操作を要しなくて
も、実施例１〜８のアルミニウム合金と同様の剛性、熱
膨張特性、常温強度及び高温強度をもつアルミニウム合
金を製造できた。したがって、表３より、酸素が０．４
０％未満の範囲で含有されているならば、耐熱アルミニ
ウム合金の上記特性が実質的に影響を及ぼさないことが
わかる。
度、伸び等を阻害すると考えられるが、実施例９〜１２
のアルミニウム合金では、比較例７、８のアルミニウム
合金のように封缶操作及び真空脱ガス操作を要しなくて
も、実施例１〜８のアルミニウム合金と同様の剛性、熱
膨張特性、常温強度及び高温強度をもつアルミニウム合
金を製造できた。したがって、表３より、酸素が０．４
０％未満の範囲で含有されているならば、耐熱アルミニ
ウム合金の上記特性が実質的に影響を及ぼさないことが
わかる。
【００２９】したがって、酸素含有量が０．０５〜０．
４０％であっても同様の特性の耐熱アルミニウム合金が
得られることから、アルミニウム合金の製造工程の簡略
化を実現でき、ひいては製造コストの低廉化を実現でき
ることがわかる。
４０％であっても同様の特性の耐熱アルミニウム合金が
得られることから、アルミニウム合金の製造工程の簡略
化を実現でき、ひいては製造コストの低廉化を実現でき
ることがわかる。
【００３０】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の耐熱アル
ミニウム合金は、所定量のＮｉ、Ｓｉ、Ｍｏを含有して
いるため、常温での引張強度及び高温での引張強度に優
れるとともに、剛性及びクリープ特性に優れている。一
方、本発明の耐熱アルミニウム合金に、所定量のＦｅ、
Ｃｕ、Ｃｒの添加元素を配合すれば、上記特性を有する
とともに、引張強さが２００ＭＰａ以上の高温強度に優
れたアルミニウム合金となる。
ミニウム合金は、所定量のＮｉ、Ｓｉ、Ｍｏを含有して
いるため、常温での引張強度及び高温での引張強度に優
れるとともに、剛性及びクリープ特性に優れている。一
方、本発明の耐熱アルミニウム合金に、所定量のＦｅ、
Ｃｕ、Ｃｒの添加元素を配合すれば、上記特性を有する
とともに、引張強さが２００ＭＰａ以上の高温強度に優
れたアルミニウム合金となる。
【００３１】また、本発明の耐熱アルミニウム合金に、
所定量のＺｒの添加元素を配合すれば、上記特性を有す
るとともに、常温での伸び値が０．４％以上、３００℃
での伸び値が２．５％以上の靱性を有するアルミニウム
合金となる。さらに、本発明の耐熱アルミニウム合金
に、所定量のＴｉの添加元素を配合すれば、上記特性を
有するとともに、３００℃の高温において降伏強度が２
００ＭＰａ以上のアルミニウム合金となる。
所定量のＺｒの添加元素を配合すれば、上記特性を有す
るとともに、常温での伸び値が０．４％以上、３００℃
での伸び値が２．５％以上の靱性を有するアルミニウム
合金となる。さらに、本発明の耐熱アルミニウム合金
に、所定量のＴｉの添加元素を配合すれば、上記特性を
有するとともに、３００℃の高温において降伏強度が２
００ＭＰａ以上のアルミニウム合金となる。
【００３２】また、本発明の耐熱アルミニウム合金は、
比較的多量の酸素を含有ていても高い常温強度、高温強
度が維持される。従って本発明の耐熱アルミニウム合金
は製造が容易で製造コストの低廉化を実現することがで
きる。したがって、本発明の耐熱アルミニウム合金で例
えば自動車等のエンジン部品を製造しても、そのアルミ
ニウム合金は、軽量であるとともに、剛性、熱膨張特
性、常温強度及び高温強度を発揮することができるた
め、近年の高出力化の要請に確実に答えることができる
エンジン部品となる。
比較的多量の酸素を含有ていても高い常温強度、高温強
度が維持される。従って本発明の耐熱アルミニウム合金
は製造が容易で製造コストの低廉化を実現することがで
きる。したがって、本発明の耐熱アルミニウム合金で例
えば自動車等のエンジン部品を製造しても、そのアルミ
ニウム合金は、軽量であるとともに、剛性、熱膨張特
性、常温強度及び高温強度を発揮することができるた
め、近年の高出力化の要請に確実に答えることができる
エンジン部品となる。
【００３３】加えて、本発明の耐熱アルミニウム合金で
は、Ｆｅを比較的多量に含有しても、優れた耐摩耗性、
剛性、熱膨張特性、常温強度及び高温強度を安定して発
揮することができるため、アルミニウム系部材と鉄系部
材とが混合されて廃棄後に回収された場合でも、容易に
本発明の耐熱アルミニウム合金を製造できる。
は、Ｆｅを比較的多量に含有しても、優れた耐摩耗性、
剛性、熱膨張特性、常温強度及び高温強度を安定して発
揮することができるため、アルミニウム系部材と鉄系部
材とが混合されて廃棄後に回収された場合でも、容易に
本発明の耐熱アルミニウム合金を製造できる。
【図１】評価３において実施例等の熱膨張係数とＳｉ含
有量との関係を示すグラフである。
有量との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 宏久 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 山田 泰弘 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 田中 昭衛 大阪市中央区久太郎町三丁目６番８号 御 堂筋ダイワビル 東洋アルミニウム株式会 社内
Claims (8)
- 【請求項１】重量％で、Ｎｉ：１０〜２０％、Ｓｉ：８
〜２５％を含有する耐熱アルミニウム合金粉末であっ
て、さらに少なくともＭｏ：１．０〜３．０％を含むこ
とを特徴とする耐熱アルミニウム合金粉末。 - 【請求項２】重量％で、さらに少なくともＦｅ：０．６
〜８．０％及びＣｕ：０．６〜５．０％の１種を含み、
Ｆｅ及びＣｕの合計量が８．０％以下である請求項１記
載の耐熱アルミニウム合金粉末。 - 【請求項３】重量％で、さらに少なくともＺｒ：０．３
〜３．０％及びＴｉ：１．０〜４．０％の１種を含む請
求項１又は２記載の耐熱アルミニウム合金粉末。 - 【請求項４】重量％で、Ｎｉ：１０〜２０％、Ｓｉ：８
〜２５％を含有する耐熱アルミニウム合金であって、さ
らに少なくともＭｏ：１．０〜３．０％を含み、常温で
のヤング率が１００ＧＰａ以上であることを特徴とする
耐熱アルミニウム合金。 - 【請求項５】重量％で、酸素含有量が０．０５〜０．４
０％である請求項４記載の耐熱アルミニウム合金。 - 【請求項６】重量％で、さらに少なくともＦｅ：０．６
〜８．０％及びＣｕ：０．６〜５．０％の１種を含み、
Ｆｅ及びＣｕの合計量が８．０％以下であるとともに、
常温でのヤング率が１０５ＧＰａ以上である請求項４又
は５記載の耐熱アルミニウム合金。 - 【請求項７】重量％で、さらに少なくともＺｒ：０．３
〜３．０％及びＴｉ：１．０〜４．０％の１種を含み、
常温でのヤング率が１０８ＧＰａ以上である請求項４、
５又は６記載の耐熱アルミニウム合金。 - 【請求項８】重量％で、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｎｉ及びＺｒの合
計量が１４．５％以上であるとともに、常温でのヤング
率が１１０ＧＰａ以上である請求項４、５、６又は７記
載の耐熱アルミニウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16951492A JPH0610085A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 耐熱アルミニウム合金粉末及び耐熱アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16951492A JPH0610085A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 耐熱アルミニウム合金粉末及び耐熱アルミニウム合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0610085A true JPH0610085A (ja) | 1994-01-18 |
Family
ID=15887923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16951492A Pending JPH0610085A (ja) | 1992-06-26 | 1992-06-26 | 耐熱アルミニウム合金粉末及び耐熱アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0610085A (ja) |
-
1992
- 1992-06-26 JP JP16951492A patent/JPH0610085A/ja active Pending
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