JPH0645831B2

JPH0645831B2 - Ａｌ−Ｌｉ系合金の溶製方法

Info

Publication number: JPH0645831B2
Application number: JP106186A
Authority: JP
Inventors: 通出川; 元奥山
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1986-01-07
Filing date: 1986-01-07
Publication date: 1994-06-15
Anticipated expiration: 2009-06-15
Also published as: JPS62158835A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明はＡｌ−Ｌｉ系合金の溶製方法に係り、特に活性
度が高く耐火材等と反応しやすいことから従来より溶製
が困難とされていたＡｌ−Ｌｉ系合金の溶製する方法に
関する。

［従来の技術］Ａｌ−Ｌｉ系合金は、強力Ａｌ合金の研究開発の途上に
おいて生み出されたものであり、従来のＡｌ合金より軽
量かつ高強度であることから、航空機等の分野において
少しずつ採用が進んでいる。

Ａｌ−Ｌｉ系合金の製造法としては、普通の溶解鋳造鍜
造方式と粉末冶金方式の二つがある。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、これらの従来の製造方法のうち、溶解鋳
造鍜造方式では、Ｌｉが活性金属であることから、酸
素、窒素、水素、水分などと化合し易く、また、容湯と
接する耐火炉材による合金汚染やＬｉ_２Ｏ系酸化物の生
成、Ｌｉ含有量の減少等の問題が生起する。例えば、一
般に溶製用高周波炉材として、マグネシア質やグラファ
イト質の耐火材料があるが、下記のように溶湯中の酸
素、炭素の濃度上昇を引き起こす。

ＭｇＯ（炉材）→Ｍｇ（ガス）＋Ｏ（溶湯中）Ｃ（炉材）→Ｃ（溶湯中）また、ＭｇＯは下記のように溶湯中のＬｉと反応してＬ
ｉ含有量の減少、溶湯の汚染をひきおこす。

２ＭｇＯ＋Ｌｉ→２Ｍｇ＋Ｌｉ_２Ｏその他、アルミナ質やシリカ含有ジルコニア質の耐火材
料においても同様に、溶湯は汚染される。

２Ａｌ_２Ｏ_３＋３Ｌｉ→４Ａｌ＋３Ｌｉ_２ＯＺｒＯ_２＋Ｌｉ→Ｚｎ＋Ｌｉ_２ＯＳｉＯ_２＋Ｌｉ→Ｓｉ＋Ｌｉ_２ＯこのようにＡｌ−Ｌｉ系合金は、通常の耐火物容器を用
いた溶解では良好な合金は得られず、溶解時には酸化揮発損失しやすい。

酸化物が溶湯にまき込まれ、これは極めて除去し、難
い。

ガスを吸収するので材料中に気泡が発生しやすい、等の様々な困難がある。

このため溶解はフラックス法や不活性ガス中での溶解鋳
造法を採用する必要がある。即ち、鉄坩堝を用いてＬｉ
のアルゴン中溶解を行い、別に溶解したＡｌをこれに加
え、すばやく攪拌して鋳造するような、細かいノウハウ
が必要である。

しかるに、このような方法によってもＡｌとＬｉを均一
組成に溶製することはできず、また不純物が多いことか
ら、得られるインゴットは鍜造に際し極めて割れやすい
という欠点がある。

これに対し、粉末冶金方式は、粉末をアトマイズ法によ
り急冷凝固して強制固溶させるのであるが、アトマイズ
法においても前述のガスの吸収や酸化物の問題を避ける
ことはできず、しかも得られた粉末は爆発しやすいこと
から、保存が困難であるという問題もある。

［問題点を解決するための手段］本発明は上記従来の実情に鑑み、Ａｌ−Ｌｉ系合金の工
業的に極めて有利な溶製方法を提供するものであって、Ａｌ−Ｌｉ系合金を溶製するに際し、内面がＣａＯ質耐
火物で構成された容器を用いて、非酸化性雰囲気にて溶
製することを特徴とするＡｌ−Ｌｉ系合金の溶製方法、を要旨とするものである。

以下に本発明につき詳細に説明する。

なお、本明細書において「％」は「重量％」を表す。

本発明において、Ａｌ−Ｌｉ系合金とは、例えば０．５
〜５％のＬｉを含有するＡｌ−Ｌｉ系合金であって、そ
の他の元素として、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｍ
ｇ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｃｄ、及び希土類元素等の１種又は２
種以上を含有していても良い。

Ａｌ−Ｌｉ系合金としては次に例示するようなものが知
られている。

Ａｌ−０．９２Ｌｉ，Ａｌ−１．５６Ｌｉ，Ａｌ−１．９０Ｌｉ，Ａｌ−２．４５Ｌｉ，Ａｌ−４．５Ｌｉ，Ａｌ−２．８Ｌｉ−０．１４Ｚｒ，Ａｌ−２Ｌｉ−２Ｍｇ，Ａｌ−１．８５Ｌｉ−３．４Ｍｇ，Ａｌ−２Ｌｉ−２Ｍｇ−０．２Ｚｒ，Ａｌ−１．８３Ｌｉ−３．４Ｍｇ−０．１９Ｚｒ，Ａｌ−２．６Ｌｉ−１．９３Ｍｇ−０．１６Ｚｒ，Ａｌ−２．６Ｌｉ−３．５Ｍｇ−０．１４Ｚｒ，Ａｌ−２．７Ｌｉ−５．２Ｍｇ−０．２Ｚｒ，Ａｌ−１．８Ｌｉ−４．２Ｍｇ−１．０６Ｍｎ，Ａｌ−２．７Ｌｉ−３．５Ｍｇ−０．３Ｍｎ，Ａｌ−１．９５Ｌｉ−３．９６Ｍｇ−１．１６Ｆｅ−
１．０５Ｎｉ，Ａｌ−２．８Ｌｉ−０．３Ｍｎ，Ａｌ−３Ｌｉ−１．３Ｍｎ，Ａｌ−１．２Ｌｉ−４．５Ｃｕ−０．５Ｍｎ−０．２Ｃ
ｄ，Ａｌ−２．５Ｌｉ−１．２Ｃｕ−０．７Ｍｇ−０．１２
Ｚｒ本発明においては、このようなＡｌ−Ｌｉ系合金を、内
面がＣａＯ質耐火物で構成された容器を用い、非酸化性
雰囲気（例えば、アルゴン、ヘリウムなど）下で、常法
例えば高周波あるいは低周波誘導加熱法等で加熱して溶
解させて溶製する。

本発明において、Ａｌ−Ｌｉ系合金の溶融に用いる容器
の内面を構成するＣａＯ質耐火材としては、ＣａＯを主
体とする耐火材、例えばカルシア（ＣａＯ）、ＣａＯを
富化したドロマイド等が挙げられる。ＣａＯとしては、
電融カルシアが、緻密であることから、極めて好適であ
る。また、生石灰、石灰石、或いは消石灰などを焼成し
たカルシア（ＣａＯ）も好適である。

このようなＣａＯ質耐火材中のＣａＯ含有率が高い程、
不純物生成が少なく、溶湯の汚染はより確実に防止され
る。本発明においては、ＣａＯ含有率が８５％以上、特
に９０％以上とりわけ９５％以上のＣａＯ質耐火材で構
成された容器を用いるのが好ましい。

［作用］ＣａＯは高融点であると共に高温で極めて安定であり、
活性金属を含む合金溶湯に対する安定性が極めて高く、
Ｌｉと反応してＬｉ酸化物を生成することがない。この
ためＡｌ−Ｌｉ系合金溶湯のＬｉを減少させたり、溶湯
を不純物により汚染することがない。また、ＣａＯを主
体とする耐火物は非金属介在物の原因となる酸化物とい
わゆる炉壁反応し易く、Ａｌ−Ｌｉ系合金溶湯中の酸化
物を吸収し、酸化物介在量を大幅に減少させることがで
きる、しかも酸素、水素、窒素等のコンタミを防止す
る。

このため、内面がこのようなＣａＯ主体の炉材で構成さ
れた容器を用いることにより、従来溶製困難とされてい
たＡｌ−Ｌｉ系合金の良好な溶製が可能となる。

［実施例］以下に本発明を実施例及び比較例により更に具体的に説
明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施
例に限定されるものではない。

実施例１〜３、比較例１〜３Ａｌ−１．５６Ｌｉ合金をＣａＯ含有率がそれぞれ８５
％（実施例１）、９０％（実施例２）、９９％（実施例
３）ＣａＯ質坩堝、Ｆｅ坩堝（比較例１）、Ａｌ_２Ｏ_３
質坩堝（比較例２）、黒鉛坩堝（比較例３）にそれぞれ
入れ、これを出力１０ｋｗ、周波数５０ｋＨｚの内熱式
誘導加熱溶解炉に入れ、Ａｒ６００ｔｏｒｒの雰囲気下
で溶解し、溶湯中のＯ濃度の差を調べた。

その結果、第１表に示す如く、ＣａＯ質坩堝を用いた場
合には、溶湯中の酸素含有量が速やかに低減され、良好
な合金が得られることが明らかとなった。

［発明の効果］以上詳述した通り、本発明のＡｌ−Ｌｉ系合金の溶製方
法は、Ａｌ−Ｌｉ系合金溶湯を、内面がＣａＯ質耐火材
で構成された容器中で、非酸化性雰囲気にて保持するも
のであり、従来溶製が困難とされていたＡｌ−Ｌｉ系合
金を極めて高純度で得ることが可能である。

このような本発明方法によれば、酸化物介在量が低減され、酸素、窒素、水素等のコン
タミの少ないＡｌ−Ｌｉ系合金を容易に得ることができ
る。

従って、得られる合金は極めて強度等の特性に優れた
ものとなる。

極めて均質な組成の合金が得られる。

このため、鋳造後のインゴットは、鍜造に際して割れ
ることがなく、Ａｌ−Ｌｉ系合金の溶解、鋳造を安定か
つ容易に行なえる。

等の様々な効果が奏され、工業的に極めて有利である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ａ−Ｌｉ系合金を溶製するに際し、内面
がＣａＯ質耐火物で構成された容器を用いて、非酸化性
雰囲気にて溶製することを特徴とするＡ−Ｌｉ系合金
の溶製方法。