JPH0681065A - 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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- JPH0681065A JPH0681065A JP4089011A JP8901192A JPH0681065A JP H0681065 A JPH0681065 A JP H0681065A JP 4089011 A JP4089011 A JP 4089011A JP 8901192 A JP8901192 A JP 8901192A JP H0681065 A JPH0681065 A JP H0681065A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】製品材料として優れた靱性を有して鍛造性を改
善する。 【構成・作用】重量％で、Ｎｉ：５．７〜２０％、Ｓ
ｉ：６〜１５％を含有し、残部Ａｌからなる耐熱アルミ
ニウム合金粉末であって、さらに少なくともＺｒ：０．
３〜３．０％及びＴｉ：０．３〜３．０％の１種を含む
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
での伸び値が０．４％以上、３００℃での伸び値が２．
５％以上の靱性に優れた合金となる。
善する。 【構成・作用】重量％で、Ｎｉ：５．７〜２０％、Ｓ
ｉ：６〜１５％を含有し、残部Ａｌからなる耐熱アルミ
ニウム合金粉末であって、さらに少なくともＺｒ：０．
３〜３．０％及びＴｉ：０．３〜３．０％の１種を含む
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
での伸び値が０．４％以上、３００℃での伸び値が２．
５％以上の靱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、鍛造性、耐摩耗性、高温強度に優れる耐熱アルミニ
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、鍛造性、耐摩耗性、高温強度に優れる耐熱アルミニ
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。加えて、耐熱性
焼結アルミニウム合金材としては、Ｓｉを１０〜３０％
含むＡｌ−高Ｓｉ−Ｆｅ材も一般に多用されている（雑
誌；アルトピア，１９８９，１１号，Ｐ１１−３４）。
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。加えて、耐熱性
焼結アルミニウム合金材としては、Ｓｉを１０〜３０％
含むＡｌ−高Ｓｉ−Ｆｅ材も一般に多用されている（雑
誌；アルトピア，１９８９，１１号，Ｐ１１−３４）。
【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ている。このためコネクティングロ
ッド等のエンジン部品には、常温の引張り強さが５００
ＭＰａ以上、１５０℃での引張強さが４５０ＭＰａ以
上、３００℃で引張強度が２００ＭＰａ以上、降伏強度
が１８０ＭＰａ以上要求される。
高出力化が要求されている。このためコネクティングロ
ッド等のエンジン部品には、常温の引張り強さが５００
ＭＰａ以上、１５０℃での引張強さが４５０ＭＰａ以
上、３００℃で引張強度が２００ＭＰａ以上、降伏強度
が１８０ＭＰａ以上要求される。
【０００６】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１５０
ＭＰａ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−Ｃｕ−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１０μｍ程度と大きくなり、常温で高々３８
０ＭＰａ、３００℃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。
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１５０
ＭＰａ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−Ｃｕ−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１０μｍ程度と大きくなり、常温で高々３８
０ＭＰａ、３００℃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。
【０００７】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。
【０００８】また、焼結材最大の欠点である脆さ改善の
観点から、製品の材料としては、常温での伸び値が０．
４％以上、３００℃での伸び値が２．５％以上の靱性も
要求され、かかる観点からは、上記耐熱性焼結アルミニ
ウム合金材では靱性、そして鍛造性が劣っていた。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、
優れた靱性を有して鍛造性を改善できるとともに、安定
して耐摩耗性及び高温強度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。
観点から、製品の材料としては、常温での伸び値が０．
４％以上、３００℃での伸び値が２．５％以上の靱性も
要求され、かかる観点からは、上記耐熱性焼結アルミニ
ウム合金材では靱性、そして鍛造性が劣っていた。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、
優れた靱性を有して鍛造性を改善できるとともに、安定
して耐摩耗性及び高温強度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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、高Ｎｉ及び
高Ｓｉのアルミニウム合金にＦｅ及びＣｕの少なくとも
１種を配合することにより優れた耐熱アルミニウム合金
が得られることも知り、かかる合金についても研究を進
めた。そして、Ｓｉと、Ｆｅ又はＣｕとを低減させ、Ｚ
ｒ及びＴｉの少なくとも１種を配合したアルミニウム合
金がＮｉＡｌ3金属間化合物をマトリックス中に多量に
含み、優れた靱性を発揮することも知り、かかる合金に
ついて研究を進めた。こうして、本発明の耐熱アルミニ
ウム合金粉末及び耐熱アルミニウム合金を発明した。
高Ｓｉのアルミニウム合金にＦｅ及びＣｕの少なくとも
１種を配合することにより優れた耐熱アルミニウム合金
が得られることも知り、かかる合金についても研究を進
めた。そして、Ｓｉと、Ｆｅ又はＣｕとを低減させ、Ｚ
ｒ及びＴｉの少なくとも１種を配合したアルミニウム合
金がＮｉＡｌ3金属間化合物をマトリックス中に多量に
含み、優れた靱性を発揮することも知り、かかる合金に
ついて研究を進めた。こうして、本発明の耐熱アルミニ
ウム合金粉末及び耐熱アルミニウム合金を発明した。
【００１０】本発明の耐熱アルミニウム合金粉末は、重
量％（以下、単に％という。）で、Ｎｉ：５．７〜２０
％、Ｓｉ：６〜１５％を含有し、残部Ａｌからなる耐熱
アルミニウム合金粉末であって、さらに少なくともＺ
ｒ：０．３〜３．０％及びＴｉ：０．３〜３．０％の１
種を含むことを特徴とするものである。
量％（以下、単に％という。）で、Ｎｉ：５．７〜２０
％、Ｓｉ：６〜１５％を含有し、残部Ａｌからなる耐熱
アルミニウム合金粉末であって、さらに少なくともＺ
ｒ：０．３〜３．０％及びＴｉ：０．３〜３．０％の１
種を含むことを特徴とするものである。
【００１１】本発明の耐熱アルミニウム合金粉末は、さ
らに少なくともＦｅ：０．６〜５．０％及びＣｕ：０．
６〜５．０％の１種を含むことができる。また、本発明
の耐熱アルミニウム合金粉末は、さらにＭｏ：２．０以
下を含むことができる。本発明の耐熱アルミニウム合金
は、Ｎｉ：５．７〜２０％、Ｓｉ：６〜１５％を含有
し、残部Ａｌからなる耐熱アルミニウム合金であって、
さらに少なくともＺｒ：０．３〜３．０％及びＴｉ：
０．３〜３．０％の１種を含み、かつ常温での引張り強
さが５００ＭＰａ以上、伸び値が０．４％以上、３００
℃での引張り強さが２００ＭＰａ以上、伸び値が５．０
％以上であることを特徴とするものである。
らに少なくともＦｅ：０．６〜５．０％及びＣｕ：０．
６〜５．０％の１種を含むことができる。また、本発明
の耐熱アルミニウム合金粉末は、さらにＭｏ：２．０以
下を含むことができる。本発明の耐熱アルミニウム合金
は、Ｎｉ：５．７〜２０％、Ｓｉ：６〜１５％を含有
し、残部Ａｌからなる耐熱アルミニウム合金であって、
さらに少なくともＺｒ：０．３〜３．０％及びＴｉ：
０．３〜３．０％の１種を含み、かつ常温での引張り強
さが５００ＭＰａ以上、伸び値が０．４％以上、３００
℃での引張り強さが２００ＭＰａ以上、伸び値が５．０
％以上であることを特徴とするものである。
【００１２】本発明の耐熱アルミニウム合金は、さらに
少なくともＦｅ：０．６〜５．０％及びＣｕ：０．６〜
５．０％の１種を含むことことができる。また、本発明
の耐熱アルミニウム合金は、４５０℃において鍛造速度
が７０ｍｍ／秒で据込み鍛造した場合の限界据込率が６
５％以上であることができる。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。
少なくともＦｅ：０．６〜５．０％及びＣｕ：０．６〜
５．０％の１種を含むことことができる。また、本発明
の耐熱アルミニウム合金は、４５０℃において鍛造速度
が７０ｍｍ／秒で据込み鍛造した場合の限界据込率が６
５％以上であることができる。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。
【００１３】本発明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を構成する元素の配合割合及び作用
を以下に説明する。 〔Ｎｉ：５．７〜２０％〕Ｎｉは、Ａｌとともに、Ｎｉ
Ａｌ3 、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 Ａ
ｌ、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。
熱アルミニウム合金を構成する元素の配合割合及び作用
を以下に説明する。 〔Ｎｉ：５．７〜２０％〕Ｎｉは、Ａｌとともに、Ｎｉ
Ａｌ3 、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 Ａ
ｌ、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、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。なお、Ｎｉが８％未満の添加では、得
られる合金の３００℃での引張強度がさほど高くなら
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。
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。なお、Ｎｉが８％未満の添加では、得
られる合金の３００℃での引張強度がさほど高くなら
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。
【００１５】よって、Ｎｉ：５．７〜２０％である。好
ましくはＮｉ：８〜２０％である。 〔Ｓｉ：６〜１５％〕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。鋳造法により製品を製造した場
合には、Ｓｉ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。一方、
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が、６％未満では、耐
熱性、耐摩耗性が不足する。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。このため、１５〜２２％のＳｉを含むアルミニウム
焼結体が多用されているが、発明者らの実験結果によれ
ば、Ｓｉの多大な添加は鍛造性を極端に低下させるの
で、可及的にＳｉは少ない方が好ましい。
ましくはＮｉ：８〜２０％である。 〔Ｓｉ：６〜１５％〕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。鋳造法により製品を製造した場
合には、Ｓｉ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。一方、
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が、６％未満では、耐
熱性、耐摩耗性が不足する。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。このため、１５〜２２％のＳｉを含むアルミニウム
焼結体が多用されているが、発明者らの実験結果によれ
ば、Ｓｉの多大な添加は鍛造性を極端に低下させるの
で、可及的にＳｉは少ない方が好ましい。
【００１６】よって、Ｓｉ：６〜１５％である。好まし
くはＳｉ：６〜１２％である。 〔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と、鍛造性を阻害しないこととが
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。但
し、Ｚｒと後述するＴｉとは、少なくとも１種が含有さ
れれば、アルミニウム合金の靱性が効果的に向上する。
くはＳｉ：６〜１２％である。 〔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と、鍛造性を阻害しないこととが
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。但
し、Ｚｒと後述するＴｉとは、少なくとも１種が含有さ
れれば、アルミニウム合金の靱性が効果的に向上する。
【００１７】よって、Ｚｒ：０．３〜３．０％である。
好ましくはＺｒ：１．０〜２．０％である。 〔Ｔｉ：０．３〜３．０％〕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と、鍛造性を阻害しないこととが
判明した。Ｔｉの配合割合は０．３〜３．０％である。
Ｔｉの配合が０．３％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３．０％を超えて添加
すると溶湯の粘性増加と得られる焼結成形体の靱性が低
下する欠点がある。但し、Ｔｉと上述のＺｒとは、少な
くとも１種が含有されれば、アルミニウム合金の靱性が
効果的に向上する。
好ましくはＺｒ：１．０〜２．０％である。 〔Ｔｉ：０．３〜３．０％〕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と、鍛造性を阻害しないこととが
判明した。Ｔｉの配合割合は０．３〜３．０％である。
Ｔｉの配合が０．３％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３．０％を超えて添加
すると溶湯の粘性増加と得られる焼結成形体の靱性が低
下する欠点がある。但し、Ｔｉと上述のＺｒとは、少な
くとも１種が含有されれば、アルミニウム合金の靱性が
効果的に向上する。
【００１８】よって、Ｔｉ：０．３〜３．０％である。 〔Ｍｏ：２．０％以下も可能〕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が、量の増加は鍛造性を低下する
ので、２．０％以下が望ましい。 〔Ｆｅ：０．６〜５．０％〕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。
しかし、Ｆｅの添加は鍛造性を低下させる。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、Ｆｅを５％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
れれば、アルミニウム合金の常温強度が効果的に向上す
る。
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が、量の増加は鍛造性を低下する
ので、２．０％以下が望ましい。 〔Ｆｅ：０．６〜５．０％〕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。
しかし、Ｆｅの添加は鍛造性を低下させる。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、Ｆｅを５％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
れれば、アルミニウム合金の常温強度が効果的に向上す
る。
【００１９】よって、Ｆｅ：０．６〜５．０％である。
好ましくはＦｅ：０．６〜３．０％である。 〔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種が含有されれば、アルミニウム合
金の常温強度が効果的に向上する。
好ましくはＦｅ：０．６〜３．０％である。 〔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種が含有されれば、アルミニウム合
金の常温強度が効果的に向上する。
【００２０】よって、Ｃｕ：０．６〜５．０％である。
【００２１】
【００２２】
【表１】
【００２３】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１〜１０及び比較例１〜１２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３ｔ
ｏｎ／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。
り粉末化した後、１００メッシュの篩いにより分級し、
実施例１〜１０及び比較例１〜１２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３ｔ
ｏｎ／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。
【００２４】上記各アルミニウム合金について、引張強
度及び降伏強度の強度特性と、伸び値との測定を行っ
た。測定された引張強度、降伏強度及び伸び値も併せて
表１に示す。表１より、実施例１〜１０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。また、実施
例１〜１０のアルミニウム合金は、いづれも３００℃に
おける引張強度が２００ＭＰａを超え、優れていること
がわかる。しかも、実施例１〜１０のアルミニウム合金
は、このような優れた強度特性を有しながら、常温での
伸び値が０．４％以上、３００℃での伸び値が５％以上
あり、従来の焼結材では考えられない程靱性に富むこと
がわかる。
度及び降伏強度の強度特性と、伸び値との測定を行っ
た。測定された引張強度、降伏強度及び伸び値も併せて
表１に示す。表１より、実施例１〜１０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。また、実施
例１〜１０のアルミニウム合金は、いづれも３００℃に
おける引張強度が２００ＭＰａを超え、優れていること
がわかる。しかも、実施例１〜１０のアルミニウム合金
は、このような優れた強度特性を有しながら、常温での
伸び値が０．４％以上、３００℃での伸び値が５％以上
あり、従来の焼結材では考えられない程靱性に富むこと
がわかる。
【００２５】また、ＺｒとＴｉとを含む実施例１０のア
ルミニウム合金では、３００℃での降伏強度が２００Ｍ
Ｐａ程度あり、かつ伸び値が６％程度あるため、鍛造加
工性に優れる耐熱アルミニウム材としての活用が期待で
きることがわかる。 〔評価２〕
ルミニウム合金では、３００℃での降伏強度が２００Ｍ
Ｐａ程度あり、かつ伸び値が６％程度あるため、鍛造加
工性に優れる耐熱アルミニウム材としての活用が期待で
きることがわかる。 〔評価２〕
【００２６】
【表２】 表２に示す組成であって評価１と同様にして得た焼結体
からなるアルミニウム合金から、φ１０×１５ｍｍのテ
ストピースＴ／Ｐを切削して各５〜８本準備した。そし
て、図２に示すように、各テストピースＴ／Ｐを金型間
に挟持し、４００〜５００℃の温度域で、鍛造速度；７
０ｍｍ／秒により据込率を変え、限界据込率εhc（％）
を求める鍛造試験を行った。結果を図１に示すととも
に、表２に４５０℃での限界据込率を併せて示す。
からなるアルミニウム合金から、φ１０×１５ｍｍのテ
ストピースＴ／Ｐを切削して各５〜８本準備した。そし
て、図２に示すように、各テストピースＴ／Ｐを金型間
に挟持し、４００〜５００℃の温度域で、鍛造速度；７
０ｍｍ／秒により据込率を変え、限界据込率εhc（％）
を求める鍛造試験を行った。結果を図１に示すととも
に、表２に４５０℃での限界据込率を併せて示す。
【００２７】なお、限界据込率εhc（％）は、 εhc＝（ｈ0 −ｈC ）×１００／ｈ0 により求めた。また、実施例１、３、５、７、８のアル
ミニウム合金では、組成は全てＮｉ＋Ｆｅ＋Ｍｏ＋Ｚｒ
＋Ｔｉ＝１５％として、鍛造性を評価したものである。
ミニウム合金では、組成は全てＮｉ＋Ｆｅ＋Ｍｏ＋Ｚｒ
＋Ｔｉ＝１５％として、鍛造性を評価したものである。
【００２８】図１、表２より、実施例１、３、５、７、
８のアルミニウム合金では、ほぼ７０％を超える限界据
込率を有し、鍛造性に優れていることがわかる。そし
て、図１より、鍛造性にはＳｉ量が大きく影響している
ことがわかる。また、鍛造性には、表２の実施例１、３
と、実施例７、８と、比較例１４、１５とより、Ｆｅ量
も大きく影響していることがわかる。
８のアルミニウム合金では、ほぼ７０％を超える限界据
込率を有し、鍛造性に優れていることがわかる。そし
て、図１より、鍛造性にはＳｉ量が大きく影響している
ことがわかる。また、鍛造性には、表２の実施例１、３
と、実施例７、８と、比較例１４、１５とより、Ｆｅ量
も大きく影響していることがわかる。
【００２９】
【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、Ｚｒ又はＴｉ含
有するため、軽量であるとともに、製品材料として優れ
た靱性を有し、鍛造性を改善することができる。一方、
本発明の耐熱アルミニウム合金に、所定量のＦｅ、Ｃｕ
の添加元素を配合すれば、上記特性を有するとともに、
耐摩耗性、常温強度及び高温強度を発揮するアルミニウ
ム合金となる。
ミニウム合金は、所定量のＮｉ、Ｓｉ、Ｚｒ又はＴｉ含
有するため、軽量であるとともに、製品材料として優れ
た靱性を有し、鍛造性を改善することができる。一方、
本発明の耐熱アルミニウム合金に、所定量のＦｅ、Ｃｕ
の添加元素を配合すれば、上記特性を有するとともに、
耐摩耗性、常温強度及び高温強度を発揮するアルミニウ
ム合金となる。
【００３０】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、安定した耐
摩耗性、常温強度、高温強度及び靱性を発揮することが
できるため、優れた鍛造性の下、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。
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、安定した耐
摩耗性、常温強度、高温強度及び靱性を発揮することが
できるため、優れた鍛造性の下、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。
【図１】評価２において実施例と比較例との温度と限界
据込率との関係を示すグラフである。
据込率との関係を示すグラフである。
【図２】評価２において限界据込率の測定方法を示す模
式断面図である。
式断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今橋 邦彦 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 楠井 潤 大阪市中央区久太郎町三丁目６番８号 東 洋アルミニウム株式会社内 (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 東 洋アルミニウム株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】重量％で、Ｎｉ：５．７〜２０％、Ｓｉ：
６〜１５％を含有し、残部Ａｌからなる耐熱アルミニウ
ム合金粉末であって、 さらに少なくともＺｒ：０．３〜３．０％及びＴｉ：
０．３〜３．０％の１種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
〜５．０％及びＣｕ：０．６〜５．０％の１種を含むこ
とを特徴とする請求項１記載の耐熱アルミニウム合金粉
末。 - 【請求項３】重量％で、Ｎｉ：５．７〜２０％、Ｓｉ：
６〜１５％を含有し、残部Ａｌからなる耐熱アルミニウ
ム合金であって、 さらに少なくともＺｒ：０．３〜３．０％及びＴｉ：
０．３〜３．０％の１種を含み、かつ常温での引張り強
さが５００ＭＰａ以上、伸び値が０．４％以上、３００
℃での引張り強さが２００ＭＰａ以上、伸び値が５．０
％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４】重量％で、さらに少なくともＦｅ：０．６
〜５．０％及びＣｕ：０．６〜５．０％の１種を含むこ
とを特徴とする請求項３記載の耐熱アルミニウム合金。 - 【請求項５】４５０℃において鍛造速度が７０ｍｍ／秒
で据込み鍛造した場合の限界据込率が６５％以上である
ことを特徴とする請求項３又は４記載の耐熱アルミニウ
ム合金。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4089011A JPH0681065A (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 耐熱アルミニウム合金粉末及び耐熱アルミニウム合金 |
| EP93103253A EP0561204B1 (en) | 1992-03-04 | 1993-03-01 | Heat-resistant aluminum alloy powder, heat-resistant aluminum alloy and heat- and wear-resistant aluminum alloy-based composite material |
| DE69311412T DE69311412T2 (de) | 1992-03-04 | 1993-03-01 | Hitzebeständiges Aluminiumlegierungspulver, hitzebeständige Aluminiumlegierung und hitzebeständiges und verschleissfestes Verbundmaterial auf Basis von Aluminiumlegierung |
| US08/026,150 US5374295A (en) | 1992-03-04 | 1993-03-03 | Heat resistant aluminum alloy powder, heat resistant aluminum alloy and heat and wear resistant aluminum alloy-based composite material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4089011A JPH0681065A (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 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 |
|---|---|
| JPH0681065A true JPH0681065A (ja) | 1994-03-22 |
Family
ID=13958962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4089011A Pending JPH0681065A (ja) | 1992-03-04 | 1992-04-09 | 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) | JPH0681065A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116618650A (zh) * | 2023-05-11 | 2023-08-22 | 钢铁研究总院有限公司 | 一种Ni3Al/碳化物复合材料粉末及其激光熔覆方法及应用 |
-
1992
- 1992-04-09 JP JP4089011A patent/JPH0681065A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116618650A (zh) * | 2023-05-11 | 2023-08-22 | 钢铁研究总院有限公司 | 一种Ni3Al/碳化物复合材料粉末及其激光熔覆方法及应用 |
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