JPH06172907A - 高温強度に優れたアルミニウム合金及びその成形体 - Google Patents
高温強度に優れたアルミニウム合金及びその成形体Info
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- JPH06172907A JPH06172907A JP35185792A JP35185792A JPH06172907A JP H06172907 A JPH06172907 A JP H06172907A JP 35185792 A JP35185792 A JP 35185792A JP 35185792 A JP35185792 A JP 35185792A JP H06172907 A JPH06172907 A JP H06172907A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来よりも優れた高温強度を有するＡｌ合金
及びその成形体を提供する。 【構成】 本発明のＡｌ合金粉末は、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎ
ｉ、Ｃｒからなる遷移金属の一種又は二種以上を総計で
15〜25wt％含有し、残部が実質的にＡｌからなり、基地
中に微細な塊状の遷移金属−Ａｌ化合物が均一に分散し
ている。前記遷移金属の内でＦｅはＡｌに比して安価
で、原料の入手も容易であるので好適である。また、前
記合金成分に加えてＭｏ、Ｖ、Ｔｉ、Ｚｒの一種又は二
種以上を総計で3wt％以下含有することができる。上記
のＡｌ合金は熱間塑性加工により所定の成形体に成形さ
れる。
及びその成形体を提供する。 【構成】 本発明のＡｌ合金粉末は、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎ
ｉ、Ｃｒからなる遷移金属の一種又は二種以上を総計で
15〜25wt％含有し、残部が実質的にＡｌからなり、基地
中に微細な塊状の遷移金属−Ａｌ化合物が均一に分散し
ている。前記遷移金属の内でＦｅはＡｌに比して安価
で、原料の入手も容易であるので好適である。また、前
記合金成分に加えてＭｏ、Ｖ、Ｔｉ、Ｚｒの一種又は二
種以上を総計で3wt％以下含有することができる。上記
のＡｌ合金は熱間塑性加工により所定の成形体に成形さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温強度に優れたアル
ミニウム合金及びその成形体に関する。
ミニウム合金及びその成形体に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車や自動二輪車等の内燃機関に使用
される部品、例えばピストンや連節棒あるいはブレーキ
ロータ等は、高温下での激しい運動に耐える強度を有す
るものでなければならない。一方、近年、自動車等の軽
量化や省エネルギーの見地から部品の軽量化が望まれて
いる。このため、前記高温強度が要求される部品につい
てもアルミニウム合金（JIS 2000番系列の高力アルミニ
ウム合金) が使用されている。
される部品、例えばピストンや連節棒あるいはブレーキ
ロータ等は、高温下での激しい運動に耐える強度を有す
るものでなければならない。一方、近年、自動車等の軽
量化や省エネルギーの見地から部品の軽量化が望まれて
いる。このため、前記高温強度が要求される部品につい
てもアルミニウム合金（JIS 2000番系列の高力アルミニ
ウム合金) が使用されている。
【０００３】溶製合金は合金含有量に限度があり、高温
強度にも限度があるため、更に、高温強度の向上を目指
して、Ｆｅを過飽和に含有したＦｅ−アルミニウム合金
（Ａｌ合金）粉末の熱間塑性加工材であるＦｅ−Ａｌ合
金が研究開発されつつある。かかる粉末によって熱間成
形された押出材や鍛造材は、溶製材では具備することの
ない優れた材質特性を有し、耐熱性機械部品等の素材と
して好適である。
強度にも限度があるため、更に、高温強度の向上を目指
して、Ｆｅを過飽和に含有したＦｅ−アルミニウム合金
（Ａｌ合金）粉末の熱間塑性加工材であるＦｅ−Ａｌ合
金が研究開発されつつある。かかる粉末によって熱間成
形された押出材や鍛造材は、溶製材では具備することの
ない優れた材質特性を有し、耐熱性機械部品等の素材と
して好適である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ａｌ合
金中のＦｅの含有量は10wt％が限度であると言われてい
る。従来、Ａｌ合金粉末はガスアトマイズ法により製造
されているが、冷却能に優れたＨe ガスを噴霧媒として
用いても、10wt％を越えると、針状のＦｅ−Ａｌ化合物
（FeAl3)が生成し、この針状化合物が原因となって、押
出材や鍛造材の高温強度を低下させるようになるからで
ある。
金中のＦｅの含有量は10wt％が限度であると言われてい
る。従来、Ａｌ合金粉末はガスアトマイズ法により製造
されているが、冷却能に優れたＨe ガスを噴霧媒として
用いても、10wt％を越えると、針状のＦｅ−Ａｌ化合物
（FeAl3)が生成し、この針状化合物が原因となって、押
出材や鍛造材の高温強度を低下させるようになるからで
ある。
【０００５】本発明はかかる問題に鑑みなされたもの
で、従来よりも優れた高温強度を有するＡｌ合金及びそ
の成形体を提供することを目的とする。
で、従来よりも優れた高温強度を有するＡｌ合金及びそ
の成形体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のＡｌ合金粉末
は、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒからなる遷移金属の一種又
は二種以上を総計で15〜25wt％含有し、残部が実質的に
Ａｌからなり、基地中に微細な塊状の遷移金属−Ａｌ化
合物が均一に分散している。前記遷移金属の内でＦｅは
Ａｌに比して安価で、原料の入手も容易であるので好適
である。また、前記合金成分に加えてＭｏ、Ｖ、Ｔｉ、
Ｚｒの一種又は二種以上を総計で 3wt％以下含有するこ
とができる。上記のＡｌ合金は熱間押出や熱間鍛造等の
熱間塑性加工により所定の成形体に成形される。
は、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒからなる遷移金属の一種又
は二種以上を総計で15〜25wt％含有し、残部が実質的に
Ａｌからなり、基地中に微細な塊状の遷移金属−Ａｌ化
合物が均一に分散している。前記遷移金属の内でＦｅは
Ａｌに比して安価で、原料の入手も容易であるので好適
である。また、前記合金成分に加えてＭｏ、Ｖ、Ｔｉ、
Ｚｒの一種又は二種以上を総計で 3wt％以下含有するこ
とができる。上記のＡｌ合金は熱間押出や熱間鍛造等の
熱間塑性加工により所定の成形体に成形される。
【０００７】
【作用】本発明のＡｌ合金は、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ
からなる遷移金属の一種又は二種以上を総計で15〜25wt
％含有しているため、基地中にＦｅ−Ａｌ化合物等の遷
移金属−Ａｌ化合物が多量に生成し、高温強度の向上が
図られる。15％未満ではＡｌ化合物量が少なく、従来に
比して高温強度の顕著な向上が望めない。一方25％を越
えるとＡｌ化合物量が過多となり、材質が脆くなると共
に化合物の形状が針状化し、強度の劣化を生じる。Ａｌ
合金中に生成したＡｌ化合物の形態は、微細な塊状であ
るため、基地中に多量に生成しても、強度の劣化が生じ
難い。また、前記合金成分に加えてＭｏ、Ｖ、Ｔｉ、Ｚ
ｒの一種又は二種以上を総計で 3wt％以下含有すること
により、高温強度をより一層向上させることができる。
これらの金属は高融点材であるので、Ａｌ合金粉末原料
の溶解の容易性を考慮して3％以下に止められる。尚、
Ｃｒも単体では高融点材であるが、Ａｌと合金化すると
融点の低下が著しく、Ｆｅ等と同様に取り扱われる。因
みに、Ａｌ−15wt％Ｆｅの融点は975 ℃、Ａｌ−15wt％
Ｃｒのそれは980 ℃である。
からなる遷移金属の一種又は二種以上を総計で15〜25wt
％含有しているため、基地中にＦｅ−Ａｌ化合物等の遷
移金属−Ａｌ化合物が多量に生成し、高温強度の向上が
図られる。15％未満ではＡｌ化合物量が少なく、従来に
比して高温強度の顕著な向上が望めない。一方25％を越
えるとＡｌ化合物量が過多となり、材質が脆くなると共
に化合物の形状が針状化し、強度の劣化を生じる。Ａｌ
合金中に生成したＡｌ化合物の形態は、微細な塊状であ
るため、基地中に多量に生成しても、強度の劣化が生じ
難い。また、前記合金成分に加えてＭｏ、Ｖ、Ｔｉ、Ｚ
ｒの一種又は二種以上を総計で 3wt％以下含有すること
により、高温強度をより一層向上させることができる。
これらの金属は高融点材であるので、Ａｌ合金粉末原料
の溶解の容易性を考慮して3％以下に止められる。尚、
Ｃｒも単体では高融点材であるが、Ａｌと合金化すると
融点の低下が著しく、Ｆｅ等と同様に取り扱われる。因
みに、Ａｌ−15wt％Ｆｅの融点は975 ℃、Ａｌ−15wt％
Ｃｒのそれは980 ℃である。
【０００８】本発明合金にかかる遷移金属過飽和の原料
粉末を得るには、冷却速度を１０5℃／秒以上に高くす
る必要がある。かかる冷却速度により、遷移金属−Ａｌ
化合物の形態が塊状になり、その大きさも数μm 程度の
微細なものとなる。
粉末を得るには、冷却速度を１０5℃／秒以上に高くす
る必要がある。かかる冷却速度により、遷移金属−Ａｌ
化合物の形態が塊状になり、その大きさも数μm 程度の
微細なものとなる。
【０００９】
【実施例】旋回水流法あるいはＡｒガスアトマイズ法に
より、表１の組成を有する、平均粒径200 μm のＡｌ合
金粉末を製造した。回転水流法とは、特開平４−１７６
０５号公報に開示されているように、冷却用筒体の内周
面に旋回しながら流下する冷却水層を形成し、該冷却水
層に溶融金属流の噴流を供給し、これを旋回する冷却液
層によって分断し、急冷凝固させて金属粉末を得る方法
である。該製造法によると、平均粒径が200 μm という
ような比較的大きな粒子でも、105 ℃／sec以上の冷却
速度が容易に得られる。
より、表１の組成を有する、平均粒径200 μm のＡｌ合
金粉末を製造した。回転水流法とは、特開平４−１７６
０５号公報に開示されているように、冷却用筒体の内周
面に旋回しながら流下する冷却水層を形成し、該冷却水
層に溶融金属流の噴流を供給し、これを旋回する冷却液
層によって分断し、急冷凝固させて金属粉末を得る方法
である。該製造法によると、平均粒径が200 μm という
ような比較的大きな粒子でも、105 ℃／sec以上の冷却
速度が容易に得られる。
【００１０】
【表１】
【００１１】前記回転水流法により製造したFe15％の実
施例１のＦｅ−Ａｌ合金粉末の組織写真( 倍率3300倍)
を図１に示す。同図より、基地中には針状のＦｅ−Ａｌ
化合物は認められず、微細な塊状の同化合物が基地中に
凝集した状態で略均一に分散している様子が観察され
る。
施例１のＦｅ−Ａｌ合金粉末の組織写真( 倍率3300倍)
を図１に示す。同図より、基地中には針状のＦｅ−Ａｌ
化合物は認められず、微細な塊状の同化合物が基地中に
凝集した状態で略均一に分散している様子が観察され
る。
【００１２】上記Ａｌ合金粉末を540 ℃に加熱し、押出
比４で押し出した。押出温度は高温に加熱するとＦｅ−
Ａｌ化合物が針状のものに変態するので、550 ℃以下に
止めておくのがよい。押出材より引張試験片を採取し、
室温及び各種高温における機械的強度を調べた。その結
果を表２に示す。従来例と比較例１より、ガスアトマイ
ズではＦｅ含有量を増やしても常温強度はそれほど向上
しないことが分かる。これに対して、冷却速度が大きい
実施例では、Ｆｅ、Ｎｉ等の遷移金属含有量が増えるほ
ど、またＭｏ、Ｖ等の元素が含有されるほど、強度が向
上している。また、同じＦｅ含有量でも実施例１は比較
例１に対して著しく高強度であることが分かる。また、
実施例は300 ℃における高温強度も238 MPa (24.2kgf/m
m2) 以上であり、優れた高温強度を有している。また、
Ｓｉを含有した比較例２及び３では、Ｆｅを15％含有さ
せても、強度が低く、伸びが少なく、耐衝撃性を期待し
にくい。もっとも、Ｓｉ含有合金については、かかる耐
衝撃性を要求されないものに対しては使用可能であろ
う。
比４で押し出した。押出温度は高温に加熱するとＦｅ−
Ａｌ化合物が針状のものに変態するので、550 ℃以下に
止めておくのがよい。押出材より引張試験片を採取し、
室温及び各種高温における機械的強度を調べた。その結
果を表２に示す。従来例と比較例１より、ガスアトマイ
ズではＦｅ含有量を増やしても常温強度はそれほど向上
しないことが分かる。これに対して、冷却速度が大きい
実施例では、Ｆｅ、Ｎｉ等の遷移金属含有量が増えるほ
ど、またＭｏ、Ｖ等の元素が含有されるほど、強度が向
上している。また、同じＦｅ含有量でも実施例１は比較
例１に対して著しく高強度であることが分かる。また、
実施例は300 ℃における高温強度も238 MPa (24.2kgf/m
m2) 以上であり、優れた高温強度を有している。また、
Ｓｉを含有した比較例２及び３では、Ｆｅを15％含有さ
せても、強度が低く、伸びが少なく、耐衝撃性を期待し
にくい。もっとも、Ｓｉ含有合金については、かかる耐
衝撃性を要求されないものに対しては使用可能であろ
う。
【００１３】
【表２】
【００１４】また、押出材より硬度試験片を採取し、所
定温度に加熱し、昇温状態における表面硬度（ビッカー
ス硬度）を測定した。その結果を表３に示す。表３よ
り、実施例では400 ℃程度に加熱しても、常温における
従来例程度の硬度は確保されており、実施例は耐熱性も
良好であることが分かる。Ｆｅ含有量が同じ実施例１と
比較例２及び３を比べると、Ｓｉが含有された比較例の
方が耐熱性は概ね良好であるが、既述の通り、耐衝撃性
が期待しにくい。
定温度に加熱し、昇温状態における表面硬度（ビッカー
ス硬度）を測定した。その結果を表３に示す。表３よ
り、実施例では400 ℃程度に加熱しても、常温における
従来例程度の硬度は確保されており、実施例は耐熱性も
良好であることが分かる。Ｆｅ含有量が同じ実施例１と
比較例２及び３を比べると、Ｓｉが含有された比較例の
方が耐熱性は概ね良好であるが、既述の通り、耐衝撃性
が期待しにくい。
【００１５】
【表３】
【００１６】次に、押出材より硬度試験片を採取し、熱
安定性を調べるため、保持温度を種々変えて所定時間保
持した後、冷却後の室温における硬度（ビッカース硬
度）を測定した。その結果を表４に示す。表４より、実
施例１では500 ℃、100 ｈｒまで加熱しても硬度はHv11
0 以上と非常に高く、この値は従来例の常温硬度以上で
あり、また従来例に比して硬度の低下率も低く、熱安定
性に優れていることが分かる。因みに、500 ℃、100 ｈ
ｒ保持の場合、従来例の硬度は常温時の67％であるのに
対し、実施例１では84％である。
安定性を調べるため、保持温度を種々変えて所定時間保
持した後、冷却後の室温における硬度（ビッカース硬
度）を測定した。その結果を表４に示す。表４より、実
施例１では500 ℃、100 ｈｒまで加熱しても硬度はHv11
0 以上と非常に高く、この値は従来例の常温硬度以上で
あり、また従来例に比して硬度の低下率も低く、熱安定
性に優れていることが分かる。因みに、500 ℃、100 ｈ
ｒ保持の場合、従来例の硬度は常温時の67％であるのに
対し、実施例１では84％である。
【００１７】
【表４】
【００１８】前記熱安定性の硬度試験において、Fe15％
の実施例１に係るＦｅ−Ａｌ合金粉末の押出材を500 ℃
で２時間保持した後の同材の金属組織写真( 倍率3300
倍) を図２に示す。同写真より、凝集していたＦｅ−Ａ
ｌ化合物が１〜３μm の微細な大きさで基地中に均一に
分散している様子が観察される。また、本実施例では、
500 ℃というような高温で保持しても、針状のＦｅ−Ａ
ｌ化合物が析出しておらず、硬度低下が生じ難いことが
分かる。
の実施例１に係るＦｅ−Ａｌ合金粉末の押出材を500 ℃
で２時間保持した後の同材の金属組織写真( 倍率3300
倍) を図２に示す。同写真より、凝集していたＦｅ−Ａ
ｌ化合物が１〜３μm の微細な大きさで基地中に均一に
分散している様子が観察される。また、本実施例では、
500 ℃というような高温で保持しても、針状のＦｅ−Ａ
ｌ化合物が析出しておらず、硬度低下が生じ難いことが
分かる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明のアルミニウ
ム合金は、Ｆｅ、Ｎｉ等の特定の遷移金属をを15〜25wt
％含有し、必要によりＭｏ、Ｔｉ等の元素を3 wt％以下
含有し、残部が実質的にＡｌからなり、基地中に微細な
塊状の遷移金属−Ａｌ化合物が均一に分散しているの
で、基地中に多量のＡｌ化合物を生成させることがで
き、しかもその形態が微細な塊状であるため、強度低下
を招来することなく、優れた高温強度を確保することが
できる。
ム合金は、Ｆｅ、Ｎｉ等の特定の遷移金属をを15〜25wt
％含有し、必要によりＭｏ、Ｔｉ等の元素を3 wt％以下
含有し、残部が実質的にＡｌからなり、基地中に微細な
塊状の遷移金属−Ａｌ化合物が均一に分散しているの
で、基地中に多量のＡｌ化合物を生成させることがで
き、しかもその形態が微細な塊状であるため、強度低下
を招来することなく、優れた高温強度を確保することが
できる。
【図１】実施例に係るＦｅ−Ａｌ合金粉末の金属組織写
真( 倍率3300倍) である。
真( 倍率3300倍) である。
【図２】Ｆｅ１５％の実施例に係るＦｅ−Ａｌ合金粉末
を用いて押し出された押出材を５００℃で２時間保持し
た後の同材の金属組織写真( 倍率3300倍) である。
を用いて押し出された押出材を５００℃で２時間保持し
た後の同材の金属組織写真( 倍率3300倍) である。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｆｅを15〜25wt％含有し、残部が実質的
にＡｌからなり、基地中に微細な塊状のＦｅ−Ａｌ化合
物が均一に分散していることを特徴とする高温強度に優
れたアルミニウム合金。 - 【請求項２】 Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒからなる遷移金
属の一種又は二種以上を総計で15〜25wt％含有し、残部
が実質的にＡｌからなり、基地中に微細な塊状の遷移金
属−Ａｌ化合物が均一に分散していることを特徴とする
高温強度に優れたアルミニウム合金。 - 【請求項３】 Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒからなる遷移金
属の一種又は二種以上を総計で15〜25wt％、及びＭｏ、
Ｖ、Ｔｉ、Ｚｒの一種又は二種以上を総計で3wt％以下
含有し、残部が実質的にＡｌからなり、基地中に微細な
塊状の遷移金属−Ａｌ化合物が均一に分散していること
を特徴とする高温強度に優れたアルミニウム合金。 - 【請求項４】 請求項１、２又は３に記載したアルミニ
ウム合金を用いて熱間塑性加工により所定形状に成形さ
れたことを特徴とするアルミニウム合金成形体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35185792A JPH06172907A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 高温強度に優れたアルミニウム合金及びその成形体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35185792A JPH06172907A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 高温強度に優れたアルミニウム合金及びその成形体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06172907A true JPH06172907A (ja) | 1994-06-21 |
Family
ID=18420084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35185792A Pending JPH06172907A (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 高温強度に優れたアルミニウム合金及びその成形体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06172907A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61130451A (ja) * | 1984-04-04 | 1986-06-18 | アライド・コ−ポレ−シヨン | 高い温度で高い強度をもつアルミニウム−鉄−バナジウム合金 |
| JPS6233738A (ja) * | 1985-08-07 | 1987-02-13 | Toyo Alum Kk | 耐熱アルミニウム粉末冶金合金及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-12-07 JP JP35185792A patent/JPH06172907A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61130451A (ja) * | 1984-04-04 | 1986-06-18 | アライド・コ−ポレ−シヨン | 高い温度で高い強度をもつアルミニウム−鉄−バナジウム合金 |
| JPS6233738A (ja) * | 1985-08-07 | 1987-02-13 | Toyo Alum Kk | 耐熱アルミニウム粉末冶金合金及びその製造方法 |
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