JPH06145918A - 靭性の優れたＡｌ−Ｌｉ系合金押出材の製造方法 - Google Patents
靭性の優れたＡｌ−Ｌｉ系合金押出材の製造方法Info
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- JPH06145918A JPH06145918A JP32117092A JP32117092A JPH06145918A JP H06145918 A JPH06145918 A JP H06145918A JP 32117092 A JP32117092 A JP 32117092A JP 32117092 A JP32117092 A JP 32117092A JP H06145918 A JPH06145918 A JP H06145918A
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- Extrusion Of Metal (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ａｌ−Ｌｉ系合金押出材の靭性を向上させる
製造条件を明確にする。 【構成】 Ｌｉ： 1.0〜3.0 wt％、Ｃｕ： 1.0〜3.0 wt
％、Ｚｒ：0.04〜0.20wt％を含み、又はこれらにさらに
Ｍｇ： 0.5〜2.0 wt％を含み、残部Ａｌと不可避的不純
物からなるＡｌ−Ｌｉ系合金鋳塊を均熱処理後、 340〜
420 ℃の温度にて押出比30以上で押出を行うことによ
り、サブ結晶粒径を６μｍ以下の未再結晶組織とするこ
とを特徴とする靭性の優れたＡｌ−Ｌｉ系合金押出材の
製造方法。
製造条件を明確にする。 【構成】 Ｌｉ： 1.0〜3.0 wt％、Ｃｕ： 1.0〜3.0 wt
％、Ｚｒ：0.04〜0.20wt％を含み、又はこれらにさらに
Ｍｇ： 0.5〜2.0 wt％を含み、残部Ａｌと不可避的不純
物からなるＡｌ−Ｌｉ系合金鋳塊を均熱処理後、 340〜
420 ℃の温度にて押出比30以上で押出を行うことによ
り、サブ結晶粒径を６μｍ以下の未再結晶組織とするこ
とを特徴とする靭性の優れたＡｌ−Ｌｉ系合金押出材の
製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＡｌ−Ｌｉ系合金押出材
の製造方法に関し、特に靭性を向上させたものである。
の製造方法に関し、特に靭性を向上させたものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】現在Ａ
ｌ−Ｌｉ系合金としては2090（Ａｌ− 1.9〜2.6 wt％Ｌ
ｉ− 2.4〜3.0wt％Ｃｕ−0.08〜0.16wt％Ｚｒ）、2091
（Ａｌ− 1.7〜2.3 wt％Ｌｉ− 1.8〜2.5 wt％Ｃｕ−
1.1〜1.9 wt％Ｍｇ−0.04〜0.16wt％Ｚｒ）、8090（Ａ
ｌ− 2.2〜2.7 wt％Ｌｉ− 1.0〜1.6 wt％Ｃｕ− 0.6〜
1.3 wt％Ｍｇ−0.04〜0.16wt％Ｚｒ）等の規格合金があ
り、これら材料は高比強度、高比剛性という特性を備え
ているため、航空宇宙、車両、自動車等各種の構造用材
料としての実用化が期待されているものである。
ｌ−Ｌｉ系合金としては2090（Ａｌ− 1.9〜2.6 wt％Ｌ
ｉ− 2.4〜3.0wt％Ｃｕ−0.08〜0.16wt％Ｚｒ）、2091
（Ａｌ− 1.7〜2.3 wt％Ｌｉ− 1.8〜2.5 wt％Ｃｕ−
1.1〜1.9 wt％Ｍｇ−0.04〜0.16wt％Ｚｒ）、8090（Ａ
ｌ− 2.2〜2.7 wt％Ｌｉ− 1.0〜1.6 wt％Ｃｕ− 0.6〜
1.3 wt％Ｍｇ−0.04〜0.16wt％Ｚｒ）等の規格合金があ
り、これら材料は高比強度、高比剛性という特性を備え
ているため、航空宇宙、車両、自動車等各種の構造用材
料としての実用化が期待されているものである。
【０００３】しかし、これらの材料の実用化の最大の問
題点は低靭性であることであり、これを解決することが
これらの合金研究の最大の問題点となっている。低靭性
の原因は転位の局部粗大すべりによる粒界への応力集中
であるとされており、これを解決するためには、サブ組
織を微細化することにより、局部粗大滑りによる応力集
中を緩和する必要がある。しかしこれまでＡｌ−Ｌｉ系
合金押出材に関しサブ組織を微細化し靭性を向上させる
ための材料の製造方法及び条件が明確でなかった。
題点は低靭性であることであり、これを解決することが
これらの合金研究の最大の問題点となっている。低靭性
の原因は転位の局部粗大すべりによる粒界への応力集中
であるとされており、これを解決するためには、サブ組
織を微細化することにより、局部粗大滑りによる応力集
中を緩和する必要がある。しかしこれまでＡｌ−Ｌｉ系
合金押出材に関しサブ組織を微細化し靭性を向上させる
ための材料の製造方法及び条件が明確でなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はこれに鑑み、こ
れらＡｌ−Ｌｉ系合金押出材のサブ組織微細化による靭
性向上について検討した結果、靭性を向上させる製造法
を開発したものである。
れらＡｌ−Ｌｉ系合金押出材のサブ組織微細化による靭
性向上について検討した結果、靭性を向上させる製造法
を開発したものである。
【０００５】即ち本発明は、Ｌｉ： 1.0〜3.0 wt％、Ｃ
ｕ： 1.0〜3.0 wt％、Ｚｒ：0.04〜0.20wt％を含み、又
はこれらにさらにＭｇ： 0.5〜2.0 wt％を含み、残部Ａ
ｌと不可避的不純物からなるＡｌ−Ｌｉ系合金鋳塊を均
熱処理後、 340〜420 ℃の温度にて押出比30以上で押出
を行うことにより、サブ結晶粒径を６μｍ以下の未再結
晶組織とすることを特徴とするものである。
ｕ： 1.0〜3.0 wt％、Ｚｒ：0.04〜0.20wt％を含み、又
はこれらにさらにＭｇ： 0.5〜2.0 wt％を含み、残部Ａ
ｌと不可避的不純物からなるＡｌ−Ｌｉ系合金鋳塊を均
熱処理後、 340〜420 ℃の温度にて押出比30以上で押出
を行うことにより、サブ結晶粒径を６μｍ以下の未再結
晶組織とすることを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】まず本発明においてＡｌ−Ｌｉ系合金の組成を
上記のように限定した理由を説明する。
上記のように限定した理由を説明する。
【０００７】Ｌｉは軽量化及び高強度化のために含有さ
せるものであり、その含有量を 1.0〜3.0 wt％と限定し
たのは、 1.0wt％未満では軽量化の効果及び高強度・高
剛性化の効果が少なく、 3.0wt％を越えると鋳造割れ感
受性を増加させると同時に粗大なδ′を生成するなどし
て合金の延性及び靭性を低下させるからである。
せるものであり、その含有量を 1.0〜3.0 wt％と限定し
たのは、 1.0wt％未満では軽量化の効果及び高強度・高
剛性化の効果が少なく、 3.0wt％を越えると鋳造割れ感
受性を増加させると同時に粗大なδ′を生成するなどし
て合金の延性及び靭性を低下させるからである。
【０００８】ＣｕはＡｌ−Ｃｕ系の板状析出物θ′（Ａ
ｌ2 Ｃｕ）やＡｌ−Ｃｕ−Ｌｉ系の板状の析出相Ｔ1 相
（Ａｌ2 ＣｕＬｉ）を生成し、強度及び靭性の向上に寄
与する。しかしてその含有量が 1.0wt％未満では強度及
び靭性向上の効果が不足し、3.0 wt％を越えると上記効
果が飽和すると同時に軽量化が損なわれる。なお本合金
にＭｇを含まない場合のＣｕの含有量は 1.5〜3.0 wt％
が望ましく、またＭｇを含む合金の場合はＭｇによる強
度向上の効果も期待できるのでＣｕの含有量は1.0〜2.5
wt％程度でも良い。
ｌ2 Ｃｕ）やＡｌ−Ｃｕ−Ｌｉ系の板状の析出相Ｔ1 相
（Ａｌ2 ＣｕＬｉ）を生成し、強度及び靭性の向上に寄
与する。しかしてその含有量が 1.0wt％未満では強度及
び靭性向上の効果が不足し、3.0 wt％を越えると上記効
果が飽和すると同時に軽量化が損なわれる。なお本合金
にＭｇを含まない場合のＣｕの含有量は 1.5〜3.0 wt％
が望ましく、またＭｇを含む合金の場合はＭｇによる強
度向上の効果も期待できるのでＣｕの含有量は1.0〜2.5
wt％程度でも良い。
【０００９】Ｚｒは鋳造組織を微細化すると共に再結晶
の抑止効果があるので合金組織を微細な未再結晶組織に
するために含有させるものであるが、その含有量が0.04
wt％未満では上記効果が不足し、0.20wt％を越えるとそ
の効果が飽和すると同時にＡｌ−Ｚｒの粗大金属間化合
物を生成して強度、靭性及び延性等が低下する。
の抑止効果があるので合金組織を微細な未再結晶組織に
するために含有させるものであるが、その含有量が0.04
wt％未満では上記効果が不足し、0.20wt％を越えるとそ
の効果が飽和すると同時にＡｌ−Ｚｒの粗大金属間化合
物を生成して強度、靭性及び延性等が低下する。
【００１０】またＭｇは固溶効果により材料の延性及び
靭性を低下させることなく合金を強化すると同時に、Ａ
ｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系の準安定相の板状析出物Ｓ′（Ａｌ2
ＣｕＭｇ）を生成し、これによりさらに強度向上に寄与
する。しかしてＭｇ含有量が 0.5wt％未満では強度向上
の効果が少く、 2.0wt％を越えると強度は向上するもの
の靭性及び延性が低下してしまう。
靭性を低下させることなく合金を強化すると同時に、Ａ
ｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系の準安定相の板状析出物Ｓ′（Ａｌ2
ＣｕＭｇ）を生成し、これによりさらに強度向上に寄与
する。しかしてＭｇ含有量が 0.5wt％未満では強度向上
の効果が少く、 2.0wt％を越えると強度は向上するもの
の靭性及び延性が低下してしまう。
【００１１】また上記Ａｌ合金に対してＦｅ≦0.30wt
％、Ｓｉ≦0.20wt％、Ｚｎ≦0.25wt％、Ｔｉ≦0.15wt
％、Ｃｒ≦0.10wt％、Ｍｎ≦0.10wt％等は通常の不純物
であって、これらが含有されても本発明の効果を損うこ
とはないが、これらの不純物は化合物を作るか、又は亜
粒界に偏析する等して、靭性を低下させるため、可能な
らばＦｅ≦0.10wt％、Ｓｉ≦0.10wt％、Ｚｎ≦0.10wt
％、Ｔｉ≦0.05wt％、Ｃｒ≦0.05wt％、Ｍｎ≦0.05wt％
程度に少ない方が望ましい。特にＴｉは0.02〜0.05wt％
程度は鋳塊結晶粒の微細化のため積極的に添加される。
％、Ｓｉ≦0.20wt％、Ｚｎ≦0.25wt％、Ｔｉ≦0.15wt
％、Ｃｒ≦0.10wt％、Ｍｎ≦0.10wt％等は通常の不純物
であって、これらが含有されても本発明の効果を損うこ
とはないが、これらの不純物は化合物を作るか、又は亜
粒界に偏析する等して、靭性を低下させるため、可能な
らばＦｅ≦0.10wt％、Ｓｉ≦0.10wt％、Ｚｎ≦0.10wt
％、Ｔｉ≦0.05wt％、Ｃｒ≦0.05wt％、Ｍｎ≦0.05wt％
程度に少ない方が望ましい。特にＴｉは0.02〜0.05wt％
程度は鋳塊結晶粒の微細化のため積極的に添加される。
【００１２】本発明では上記のＡｌ−Ｌｉ系合金溶湯を
鋳造した後、Ｚｒ系化合物を微細分散させることにより
サブ組織を未再結晶組織とするため、 450±20℃で４〜
48時間程度の均熱処理を行い、その後添加元素や不純物
元素をできるだけ固溶させるためさらに 520±20℃で２
〜12時間程度の均熱処理を行う２段均熱処理と面削を行
って、これを熱間押出する。しかる後溶体化処理→スト
レッチ→時効のＴ８処理を行うか、又は熱間押出後、溶
体化→時効のＴ６処理を行う工程が多くとられているが
本合金は高強度高靭性が目的であるため通常はＴ８処理
が選択される。なおＴ８処理時における溶体化処理後の
ストレッチは強化相の均一な析出サイトを与えるための
もので、これにより強度と靭性がさらに改善される。
鋳造した後、Ｚｒ系化合物を微細分散させることにより
サブ組織を未再結晶組織とするため、 450±20℃で４〜
48時間程度の均熱処理を行い、その後添加元素や不純物
元素をできるだけ固溶させるためさらに 520±20℃で２
〜12時間程度の均熱処理を行う２段均熱処理と面削を行
って、これを熱間押出する。しかる後溶体化処理→スト
レッチ→時効のＴ８処理を行うか、又は熱間押出後、溶
体化→時効のＴ６処理を行う工程が多くとられているが
本合金は高強度高靭性が目的であるため通常はＴ８処理
が選択される。なおＴ８処理時における溶体化処理後の
ストレッチは強化相の均一な析出サイトを与えるための
もので、これにより強度と靭性がさらに改善される。
【００１３】そして本発明の製造法において上記熱間押
出温度を 340〜420 ℃としたのは、押出温度が 340℃未
満では押出が困難となるからであり、一方 420℃を越え
るとサブ組織の微細化効果が失われる。
出温度を 340〜420 ℃としたのは、押出温度が 340℃未
満では押出が困難となるからであり、一方 420℃を越え
るとサブ組織の微細化効果が失われる。
【００１４】また押出比が30未満の場合は下記実施例で
示すように計装化シャルピー試験における全吸収エネル
ギーが低く、靭性向上の効果がないからである。なお押
出比は大きい程良好な結果が得られるが、本合金が比較
的高強度で変形抵抗が高いことを考慮すると実用的には
最大60前後までと考えられる。
示すように計装化シャルピー試験における全吸収エネル
ギーが低く、靭性向上の効果がないからである。なお押
出比は大きい程良好な結果が得られるが、本合金が比較
的高強度で変形抵抗が高いことを考慮すると実用的には
最大60前後までと考えられる。
【００１５】また本発明において得られる押出材の微細
組織を未再結晶組織とし、そのサブ結晶粒径を６μｍ以
下と規定したのは、このように微細化することにより局
部粗大滑りによる転位の集積によって起こる結晶粒界へ
の応力集中を緩和し、粒界破壊傾向を減少させて粒内滑
りを増加させることにより靭性を向上させるためであ
る。
組織を未再結晶組織とし、そのサブ結晶粒径を６μｍ以
下と規定したのは、このように微細化することにより局
部粗大滑りによる転位の集積によって起こる結晶粒界へ
の応力集中を緩和し、粒界破壊傾向を減少させて粒内滑
りを増加させることにより靭性を向上させるためであ
る。
【００１６】このように本発明では上記合金を 340〜42
0 ℃、押出比30以上で押出すことにより、得られる押出
材のサブ結晶粒径を６μｍ以下とすることができ、その
結果、例えばＴ８処理材においては強度は従来と同等で
しかも靭性を向上させることができる。
0 ℃、押出比30以上で押出すことにより、得られる押出
材のサブ結晶粒径を６μｍ以下とすることができ、その
結果、例えばＴ８処理材においては強度は従来と同等で
しかも靭性を向上させることができる。
【００１７】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに説明する。
【００１８】表１に示す組成のＡｌ−Ｌｉ系規格合金
Ａ，Ｂ及びＣをそれぞれＡｒガス雰囲気中で溶解後、 2
30mmφ× 500mmＬの半連続水冷鋳塊を得た。これら鋳塊
を 450℃×24時間及び 520℃×６時間の２段均熱処理
後、面削によりそれぞれ 220mmφ× 500mmＬのビレット
に加工した。その後これら合金Ａ，Ｂ，Ｃのビレットに
ついて表２に示すように 340〜460 ℃の各押出温度に加
熱保持してそれぞれ同表に示すような押出比で熱間押出
を施した。次に押出後の各合金について 520±20℃×60
分の溶体化処理後、合金Ａについては６％及び合金Ｂと
合金Ｃについては３％のストレッチを行い、その後時効
温度 160℃の時効曲線のピーク近傍で強度調整してＴ８
材の試験材料とした。
Ａ，Ｂ及びＣをそれぞれＡｒガス雰囲気中で溶解後、 2
30mmφ× 500mmＬの半連続水冷鋳塊を得た。これら鋳塊
を 450℃×24時間及び 520℃×６時間の２段均熱処理
後、面削によりそれぞれ 220mmφ× 500mmＬのビレット
に加工した。その後これら合金Ａ，Ｂ，Ｃのビレットに
ついて表２に示すように 340〜460 ℃の各押出温度に加
熱保持してそれぞれ同表に示すような押出比で熱間押出
を施した。次に押出後の各合金について 520±20℃×60
分の溶体化処理後、合金Ａについては６％及び合金Ｂと
合金Ｃについては３％のストレッチを行い、その後時効
温度 160℃の時効曲線のピーク近傍で強度調整してＴ８
材の試験材料とした。
【００１９】このように調整して得られた試験材料につ
いて、引張試験により機械的性質を調べ、2000倍で撮影
した透過電子顕微鏡写真５枚の平均粒径よりサブ結晶粒
径を求め、また計装化シャルピー試験におけるＬ−Ｔ方
向の全吸収エネルギーにより靭性を評価し、これらの結
果を表２に併記した。なお靭性は計装化シャルピー試験
における全吸収エネルギーが高い程優れるものである。
いて、引張試験により機械的性質を調べ、2000倍で撮影
した透過電子顕微鏡写真５枚の平均粒径よりサブ結晶粒
径を求め、また計装化シャルピー試験におけるＬ−Ｔ方
向の全吸収エネルギーにより靭性を評価し、これらの結
果を表２に併記した。なお靭性は計装化シャルピー試験
における全吸収エネルギーが高い程優れるものである。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】表２から、同じ合金から製造した試験材料
であっても、本発明製造法によるものは比較製造法によ
るものに比べて明らかに靭性に優れていることが判る。
であっても、本発明製造法によるものは比較製造法によ
るものに比べて明らかに靭性に優れていることが判る。
【００２３】
【発明の効果】このように本発明によれば、高比強度と
高比剛性を有するＡｌ−Ｌｉ系合金の押出材の靭性を向
上させる条件が明確となり、実用材料として十分に使用
できる材料が提供できるようになった等の顕著な効果を
有する。
高比剛性を有するＡｌ−Ｌｉ系合金の押出材の靭性を向
上させる条件が明確となり、実用材料として十分に使用
できる材料が提供できるようになった等の顕著な効果を
有する。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｌｉ： 1.0〜3.0 wt％、Ｃｕ： 1.0〜3.
0 wt％、Ｚｒ：0.04〜0.20wt％を含み、残部Ａｌと不可
避的不純物からなるＡｌ−Ｌｉ系合金鋳塊を均熱処理
後、 340〜420 ℃の温度にて押出比30以上で押出を行う
ことにより、サブ結晶粒径を６μｍ以下の未再結晶組織
とすることを特徴とする靭性の優れたＡｌ−Ｌｉ系合金
押出材の製造方法。 - 【請求項２】 Ｌｉ： 1.0〜3.0 wt％、Ｃｕ： 1.0〜3.
0 wt％、Ｍｇ： 0.5〜2.0 wt％、Ｚｒ：0.04〜0.20wt％
を含み、残部Ａｌと不可避的不純物からなるＡｌ−Ｌｉ
系合金鋳塊を均熱処理後、 340〜400 ℃の温度にて押出
比30以上で押出を行うことにより、サブ結晶粒径を６μ
ｍ以下の未再結晶組織とすることを特徴とする靭性の優
れたＡｌ−Ｌｉ系合金押出材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32117092A JPH06145918A (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 靭性の優れたＡｌ−Ｌｉ系合金押出材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32117092A JPH06145918A (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 靭性の優れたＡｌ−Ｌｉ系合金押出材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06145918A true JPH06145918A (ja) | 1994-05-27 |
Family
ID=18129580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32117092A Pending JPH06145918A (ja) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | 靭性の優れたＡｌ−Ｌｉ系合金押出材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06145918A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5820708A (en) * | 1993-04-21 | 1998-10-13 | Alcan International Limited | Production of extruded aluminum-lithium alloys |
| CN108425050A (zh) * | 2018-03-22 | 2018-08-21 | 郑州轻研合金科技有限公司 | 一种高强高韧铝锂合金及其制备方法 |
| CN108531782A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-09-14 | 上海交通大学 | 一种含镁铸造铝锂合金及其制备方法 |
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