JPH0621308B2 - 金型材料用非熱処理型急冷凝固アルミニウム合金 - Google Patents
金型材料用非熱処理型急冷凝固アルミニウム合金Info
- Publication number
- JPH0621308B2 JPH0621308B2 JP2190408A JP19040890A JPH0621308B2 JP H0621308 B2 JPH0621308 B2 JP H0621308B2 JP 2190408 A JP2190408 A JP 2190408A JP 19040890 A JP19040890 A JP 19040890A JP H0621308 B2 JPH0621308 B2 JP H0621308B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum alloy
- heat treatment
- rapidly solidified
- treatment type
- solidified aluminum
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、硬さ及び強度の高い金型材料用非熱処理型急
冷凝固アルミニウム合金に関するものである。
冷凝固アルミニウム合金に関するものである。
［従来の技術］ 最近、金型用の材料としては軽量、耐食性、快削性に優
れ、更に硬さ、強度の高いことから、アルミニウム展伸
合金7075−T651が採用されている。金型材料には厚さ50
mm以上の材料を採用することが多く、T651処理の焼入時
に材料の表面と内部において冷却速度差が生じるため、
内部は表面よりも軟らかく強度が低くなっていた。
れ、更に硬さ、強度の高いことから、アルミニウム展伸
合金7075−T651が採用されている。金型材料には厚さ50
mm以上の材料を採用することが多く、T651処理の焼入時
に材料の表面と内部において冷却速度差が生じるため、
内部は表面よりも軟らかく強度が低くなっていた。
更に冷却速度差により残留応力が発生し、これは切削加
工時において解放され、材料を変形させていた。そし
て、厚肉、大型の金型材料ほど、焼入時の表面と内部の
冷却速度差が大きいため、切削加工による変形は大きく
なり、延性の低い材料において割れも発生した。したが
って、溶体化の温度を低くしたり、温水焼入して、表面
と内部の冷却速度差を小さくしたが、全体に冷却速度は
低くなるため、表１に示すように強度や硬さを犠牲にし
ていた。
工時において解放され、材料を変形させていた。そし
て、厚肉、大型の金型材料ほど、焼入時の表面と内部の
冷却速度差が大きいため、切削加工による変形は大きく
なり、延性の低い材料において割れも発生した。したが
って、溶体化の温度を低くしたり、温水焼入して、表面
と内部の冷却速度差を小さくしたが、全体に冷却速度は
低くなるため、表１に示すように強度や硬さを犠牲にし
ていた。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は非熱処理状態で金型に使用できる材料について
種々検討していたところ、先にコンロッド等のエンジン
部品の軽量化を目的として開発したアルミニウム合金
（特開平１−108338号公報参照）に着目した。この合金
はＴ６処理後も引張強度、疲労強度及び切欠疲労強度が
優れているが、その後の特性調査によれば、この合金は
非熱処理状態においても、硬さ、引張強さ、耐熱性及び
耐摩耗性が7075−T651材よりも優れているため、金型材
料に適していることが判った。特に厚肉、大型の金型や
高温、高圧力下で使用する場合に適する。又、縦弾性係
数が高く、線膨張係数が低く、この点でも金型材料に適
している。更に延性も高いことにより、応力集中しやす
い形状に成形しても割れが発生しない。
種々検討していたところ、先にコンロッド等のエンジン
部品の軽量化を目的として開発したアルミニウム合金
（特開平１−108338号公報参照）に着目した。この合金
はＴ６処理後も引張強度、疲労強度及び切欠疲労強度が
優れているが、その後の特性調査によれば、この合金は
非熱処理状態においても、硬さ、引張強さ、耐熱性及び
耐摩耗性が7075−T651材よりも優れているため、金型材
料に適していることが判った。特に厚肉、大型の金型や
高温、高圧力下で使用する場合に適する。又、縦弾性係
数が高く、線膨張係数が低く、この点でも金型材料に適
している。更に延性も高いことにより、応力集中しやす
い形状に成形しても割れが発生しない。
本発明は、かかる知見に基づいて、硬さ及び強度の高い
金型材料用非熱処理型急冷凝固アルミニウム合金を提供
せんとするものである。
金型材料用非熱処理型急冷凝固アルミニウム合金を提供
せんとするものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は重量基準で、Ｆｅ：６〜10％、Ｓｉ：２．６〜
10％、Ｃｕ：１〜６％、Ｍｇ：０．３〜３％及びＶ：
０．５〜５％、Ｍｏ：０．５〜５％、Ｚｒ：０．４〜４
％の１種又は２種以上で合計８％以下の組成を有し、非
熱処理状態で使用することを特徴とする金型材料用非熱
処理型急冷凝固アルミニウム合金である。
10％、Ｃｕ：１〜６％、Ｍｇ：０．３〜３％及びＶ：
０．５〜５％、Ｍｏ：０．５〜５％、Ｚｒ：０．４〜４
％の１種又は２種以上で合計８％以下の組成を有し、非
熱処理状態で使用することを特徴とする金型材料用非熱
処理型急冷凝固アルミニウム合金である。
本発明における各成分の限定理由は下記の通りである。
Ｆｅ：Al３Fe、Al６Fe、Al−Fe系準安定相あるいはAl−
Si−Fe系化合物として分散し、引張強さ、耐熱性、疲労
強度、切欠疲労強度を高める。又、弾性係数を高め、線
膨脹係数を下げる効果もある。その量が６％未満では効
果が不足し、又、10％を超えると延性が不足し、熱間加
工が困難となる。
Si−Fe系化合物として分散し、引張強さ、耐熱性、疲労
強度、切欠疲労強度を高める。又、弾性係数を高め、線
膨脹係数を下げる効果もある。その量が６％未満では効
果が不足し、又、10％を超えると延性が不足し、熱間加
工が困難となる。
Ｓｉ：Feと共存してAl−Fe−Si系化合物として分散し、
延性、疲労強度、切欠疲労強度を高める。又、弾性係数
を高め、線膨脹係数を下げる。その量が２．６％未満で
はAl−Si−Fe系化合物の量が不足して延性、疲労強度、
切欠疲労強度が低くなる。又、10％を越えると、Al−Si
−Fe系化合物が粗大になるので、延性、切欠疲労強度が
低くなる。
延性、疲労強度、切欠疲労強度を高める。又、弾性係数
を高め、線膨脹係数を下げる。その量が２．６％未満で
はAl−Si−Fe系化合物の量が不足して延性、疲労強度、
切欠疲労強度が低くなる。又、10％を越えると、Al−Si
−Fe系化合物が粗大になるので、延性、切欠疲労強度が
低くなる。
Ｃｕ：Mgと共存し、時効硬化性を付与する。ただし、時
効硬化は熱間加工後の空冷及び室温時効によって行う。
時効硬化により引張強度、疲労強度、切欠疲労強度が向
上する。その量が下限未満では効果が十分でなく、上限
を越えると延性が耐食性を低下させる。
効硬化は熱間加工後の空冷及び室温時効によって行う。
時効硬化により引張強度、疲労強度、切欠疲労強度が向
上する。その量が下限未満では効果が十分でなく、上限
を越えると延性が耐食性を低下させる。
Ｍｇ：Cuと共存し、時効硬化性を付与する。時効硬化に
より、引張強度、疲労強度、切欠疲労強度が向上する。
その量が下限未満では効果が十分でなく、上限を越える
と効果が飽和する。
より、引張強度、疲労強度、切欠疲労強度が向上する。
その量が下限未満では効果が十分でなく、上限を越える
と効果が飽和する。
Ｖ、Ｍｏ：Feと共存してAl−Fe−Ｖ、Al−Fe−Moあるい
はAl−Fe−Ｖ−Mo系の化合物として分散し、引張強さ及
び疲労特性特に高温における強度を向上させる。その量
が下限未満では効果が十分でなく、上限を越えると効果
が飽和し、コストが上昇する。
はAl−Fe−Ｖ−Mo系の化合物として分散し、引張強さ及
び疲労特性特に高温における強度を向上させる。その量
が下限未満では効果が十分でなく、上限を越えると効果
が飽和し、コストが上昇する。
Ｚｒ：Al−Zr系の化合物を形成し、引張強さ及び疲労強
度を向上させる。又、Al−Fe、Al−Fe−Ｖ、Al−Fe−Mo
あるいはAl−Fe−Ｖ−Mo系化合物の粗大化を抑制する。
その量が下限未満では効果が十分でなく、上限を越える
と効果が飽和し、コストが上昇する。
度を向上させる。又、Al−Fe、Al−Fe−Ｖ、Al−Fe−Mo
あるいはAl−Fe−Ｖ−Mo系化合物の粗大化を抑制する。
その量が下限未満では効果が十分でなく、上限を越える
と効果が飽和し、コストが上昇する。
Ｖ＋Ｍｏ＋Ｚｒ：８％を越えると効果が飽和するばかり
でなく、延性を阻害する。
でなく、延性を阻害する。
本発明の合金を用いた金型材料を製造するには、本発明
組成のアルミニウム合金を溶解した後、溶湯を急冷凝固
させる。通常は100℃/sec以上の冷却速度で冷却され
る。具体的にはアトマイズ法やスプラットクーリング法
あるいはスプレーディポジション法が適用される。以下
にアトマイズ法又はスプラットクーリング法により製造
した粉末の成形法を示す。
組成のアルミニウム合金を溶解した後、溶湯を急冷凝固
させる。通常は100℃/sec以上の冷却速度で冷却され
る。具体的にはアトマイズ法やスプラットクーリング法
あるいはスプレーディポジション法が適用される。以下
にアトマイズ法又はスプラットクーリング法により製造
した粉末の成形法を示す。
(a) 予備圧縮…加熱真空脱ガス−押出 (b) 予備圧縮…加熱真空脱ガス−ホットプレス (c) 予備圧縮…加熱真空脱ガス−ホットプレス−容器除
去−押出 (d) 予備圧縮…加熱真空脱ガス−HIP(高温静水圧圧縮) 等の工程により成形固化する。具体的には、(ａ)の工程
では、ＣＩＰ又は金型圧縮によりアルミニウム合金粉末
を真密度の60〜90％程度まで予備圧縮した後、300〜550
℃に加熱しながら真空排気し脱ガスする。脱ガス時の加
熱温度が300℃未満の場合、脱ガスが不十分となり最終
製品に膨れが生じたり、気孔が生じる。550℃を越える
とＳｉ粒子が成長し、素材になる。こうして脱ガスした
予備圧縮体（ビレット）を300〜520℃の温度に加熱し押
出する。予備圧縮を省略しても品質に変化ない。脱ガス
・熱間加工時の真空シールは、粉末の容器装入や治工具
のシールによって行う。
去−押出 (d) 予備圧縮…加熱真空脱ガス−HIP(高温静水圧圧縮) 等の工程により成形固化する。具体的には、(ａ)の工程
では、ＣＩＰ又は金型圧縮によりアルミニウム合金粉末
を真密度の60〜90％程度まで予備圧縮した後、300〜550
℃に加熱しながら真空排気し脱ガスする。脱ガス時の加
熱温度が300℃未満の場合、脱ガスが不十分となり最終
製品に膨れが生じたり、気孔が生じる。550℃を越える
とＳｉ粒子が成長し、素材になる。こうして脱ガスした
予備圧縮体（ビレット）を300〜520℃の温度に加熱し押
出する。予備圧縮を省略しても品質に変化ない。脱ガス
・熱間加工時の真空シールは、粉末の容器装入や治工具
のシールによって行う。
前記手法(b) は押出に代えてホットプレス（300〜550℃
で据え込み圧縮すること）によりビレットを緻密化した
もの、(c) はホットプレスの後容器を切削除去し押出し
たもの、(d) は予備圧縮後空気中、真空中又はＮ２、Ａ
ｒ等のガス中で加熱して脱ガスし、その後押出しするも
の、(e) は押出やホットプレスに代えてＨＩＰ処理によ
りアルミニウム合金材を得るものである。
で据え込み圧縮すること）によりビレットを緻密化した
もの、(c) はホットプレスの後容器を切削除去し押出し
たもの、(d) は予備圧縮後空気中、真空中又はＮ２、Ａ
ｒ等のガス中で加熱して脱ガスし、その後押出しするも
の、(e) は押出やホットプレスに代えてＨＩＰ処理によ
りアルミニウム合金材を得るものである。
金型のサイズが大きく、大寸法の材料が必要な場合、
(b) のホットプレスや(e) のＨＩＰにより固化成形した
後、鍛造や圧延により延ばして大寸法の材料とする。
(b) のホットプレスや(e) のＨＩＰにより固化成形した
後、鍛造や圧延により延ばして大寸法の材料とする。
［実施例］ 表２に示すNo.１〜15の合金を溶解し、エアアトマイズ
により急冷凝固粉末を作成した。得られた粉末を粒径29
7μｍ以下に分散した後、ＣＩＰにより真密度の70〜75
％まで予備圧縮し、アルミニウム容器に装入して加熱し
ながら真空排気した。加熱温度は500℃とした。このよ
うにして得たビレットを390℃に加熱し、押出比14にて
間接押出して外径40mmの棒を得た。
により急冷凝固粉末を作成した。得られた粉末を粒径29
7μｍ以下に分散した後、ＣＩＰにより真密度の70〜75
％まで予備圧縮し、アルミニウム容器に装入して加熱し
ながら真空排気した。加熱温度は500℃とした。このよ
うにして得たビレットを390℃に加熱し、押出比14にて
間接押出して外径40mmの棒を得た。
表２のNo.16の合金については、溶解後外径150mmの鋳塊
を作成し、これを上記と同条件で押出した。押出棒につ
いて465℃×1hr→水冷→2%の永久歪の引張→120℃×24h
r→放冷の条件で熱処理（T651処理）を行った。
を作成し、これを上記と同条件で押出した。押出棒につ
いて465℃×1hr→水冷→2%の永久歪の引張→120℃×24h
r→放冷の条件で熱処理（T651処理）を行った。
以上の材料について、常温硬さ200℃加熱後の常温硬
さ、常温引張強さ、200℃で100hr保持した後の200℃で
の引張強さ、ピンディスク摩耗試験におけるディスクの
摩耗深さ、残留応力、ヤング率および線膨脹係数を測定
した。
さ、常温引張強さ、200℃で100hr保持した後の200℃で
の引張強さ、ピンディスク摩耗試験におけるディスクの
摩耗深さ、残留応力、ヤング率および線膨脹係数を測定
した。
結果は表３に示すとおりである。表３は厚さ50mmの場合
である。
である。
発明合金は、硬さ、常温及び200℃における引張強さ更
に耐摩耗性が7075−Ｔ651(比較合金Ｎ0.16)よりも高
く、常温及び200℃の伸びも十分に高い。
に耐摩耗性が7075−Ｔ651(比較合金Ｎ0.16)よりも高
く、常温及び200℃の伸びも十分に高い。
比較合金のうち、No.10はＶ、Ｍｏ、Ｚｒが添加されて
いないため、No.11はＦｅが少ないため、硬さ、引張強
さが低い。No.12はＦｅ量が多いため延性が乏しい。No.
13はＳｉ量が多いため延性が乏しい。No.14はＣｕ量が
少ないため硬さ及び常温の引張強さが低い。No.15はＶ
＋Ｍｏ＋Ｚｒ量が８％を越えているため延性が乏しい。
いないため、No.11はＦｅが少ないため、硬さ、引張強
さが低い。No.12はＦｅ量が多いため延性が乏しい。No.
13はＳｉ量が多いため延性が乏しい。No.14はＣｕ量が
少ないため硬さ及び常温の引張強さが低い。No.15はＶ
＋Ｍｏ＋Ｚｒ量が８％を越えているため延性が乏しい。
［発明の効果］ 本発明によれば、非熱処理状態で、7075−Ｔ651材より
も、硬さ、引張強さ、耐摩耗性の優れた金型用材料が得
られる。したがって、7075−Ｔ651材の大型品において
問題となっている表面が内部よりも硬く、強い現象や切
削加工時の残留応力解放により歪が発生する現象を解決
できる。本発明金型は7075−Ｔ651材よりも150〜200℃
の強度を高く、ＳＭＣ（Silicon Mould Compound）のよ
うに成形温度の高い場合に有利である。
も、硬さ、引張強さ、耐摩耗性の優れた金型用材料が得
られる。したがって、7075−Ｔ651材の大型品において
問題となっている表面が内部よりも硬く、強い現象や切
削加工時の残留応力解放により歪が発生する現象を解決
できる。本発明金型は7075−Ｔ651材よりも150〜200℃
の強度を高く、ＳＭＣ（Silicon Mould Compound）のよ
うに成形温度の高い場合に有利である。
本発明金型を用いて成形する対象物としては、樹脂、ゴ
ム、金属粉末、セラミックス粉末等広範囲のものがあ
る。
ム、金属粉末、セラミックス粉末等広範囲のものがあ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】重量基準で、Fe：６〜10％、Si：2.6〜10
％、Cu：１〜６％、Mg：0.3〜３％及びＶ：0.5〜５％、
Mo：0.5〜５％、Zr：0.4〜４％の１種又は２種以上で合
計８％以下の組成を有し、非熱処理状態で使用すること
を特徴とする金型材料用非熱処理型急冷凝固アルミニウ
ム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2190408A JPH0621308B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 金型材料用非熱処理型急冷凝固アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2190408A JPH0621308B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 金型材料用非熱処理型急冷凝固アルミニウム合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0480343A JPH0480343A (ja) | 1992-03-13 |
| JPH0621308B2 true JPH0621308B2 (ja) | 1994-03-23 |
Family
ID=16257649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2190408A Expired - Lifetime JPH0621308B2 (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | 金型材料用非熱処理型急冷凝固アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0621308B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01108338A (ja) * | 1987-10-21 | 1989-04-25 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 引張および疲労強度にすぐれたアルミニウム合金 |
| JPH01319644A (ja) * | 1988-06-18 | 1989-12-25 | Furukawa Alum Co Ltd | 耐熱性アルミニウム合金材及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-07-20 JP JP2190408A patent/JPH0621308B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0480343A (ja) | 1992-03-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4702885A (en) | Aluminum alloy and method for producing the same | |
| US5561829A (en) | Method of producing structural metal matrix composite products from a blend of powders | |
| US4946500A (en) | Aluminum based metal matrix composites | |
| JPH02503331A (ja) | 機械抵抗の高いマグネシウム合金及び該合金の急速凝固による製造方法 | |
| CN103154289B (zh) | 高强度镁合金线材及其制造方法、高强度镁合金零件、以及高强度镁合金弹簧 | |
| EP0529993B1 (en) | Production of Aluminum matrix composite powder | |
| JP3845035B2 (ja) | 内燃機関用ピストンの製造方法及び内燃機関用ピストン | |
| JP6738212B2 (ja) | アルミニウム合金鍛造品及びその製造方法 | |
| US4889557A (en) | Aluminium alloy having an excellent forgiability | |
| JPS60208443A (ja) | アルミニウム合金材 | |
| JPH0617550B2 (ja) | 改良された疲労強度をもつアルミニウム合金材料特に棒材の製造方法 | |
| JP2020007594A (ja) | アルミニウム合金材、アルミニウム合金鋳造材の製造方法及びアルミニウム合金粉末押出材の製造方法 | |
| CN100371483C (zh) | 塑性加工用铝合金及其制造方法 | |
| JP2730284B2 (ja) | Ａｌ―Ｓｉ系合金焼結鍛造部材の製造法 | |
| JPH11302807A (ja) | コンプレッサーベーン用アルミニウム合金の製造方法 | |
| JPH0368941B2 (ja) | ||
| JP2010126740A (ja) | アルミニウム合金及びその製造方法 | |
| JPH0643628B2 (ja) | アルミニウム合金部材の製造方法 | |
| JP2020007596A (ja) | アルミニウム合金材 | |
| JP3245652B2 (ja) | 高温用アルミニウム合金及びその製造方法 | |
| JPH1157965A (ja) | アルミニウム合金鋳物の製造方法 | |
| JPH0480343A (ja) | 金型材料用非熱処理型急冷凝固アルミニウム合金 | |
| JPH01230743A (ja) | 金型用アルミニウム合金材料 | |
| JPH108162A (ja) | 高温強度に優れたアルミニウム合金材の製造方法 | |
| JP3691399B2 (ja) | アルミニウム合金粉末熱間加工材の製造方法 |