JPH0742536B2 - 高強度と高靭性とを有するアルミニウムベース合金製品及びその製法 - Google Patents
高強度と高靭性とを有するアルミニウムベース合金製品及びその製法Info
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- JPH0742536B2 JPH0742536B2 JP61070626A JP7062686A JPH0742536B2 JP H0742536 B2 JPH0742536 B2 JP H0742536B2 JP 61070626 A JP61070626 A JP 61070626A JP 7062686 A JP7062686 A JP 7062686A JP H0742536 B2 JPH0742536 B2 JP H0742536B2
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/0408—Light metal alloys
- C22C1/0416—Aluminium-based alloys
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/09—Mixtures of metallic powders
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は高強度アルミニウム製品、そして特に本質的
は強度低下の無い同製品のじん性向上方法に関し記載し
た。
は強度低下の無い同製品のじん性向上方法に関し記載し
た。
高強度アルミニウム合金および複合材料を必要とする応
用例は若干あるが、高強度や剛性および低比重の組合せ
が特に重要である航空機工業において格別要求される。
アルミニウム合金において高強度は一般に銅、亜鉛およ
びマグネシウムの配合により達せられ、高い剛性は一般
に炭化けい素、炭化ほう素や酸化アルミニウム粒子をア
ルミニウムマトリックスに添加することにより形成され
る金属マトリックス複合材料により達せられる。最近リ
チウムを2.0〜2.8重量％含有するアルミニウム−リチウ
ム合金が開発された。これらの合金は通常のリチウムを
含有しない合金より低い比重と高い弾性係数を有する。
用例は若干あるが、高強度や剛性および低比重の組合せ
が特に重要である航空機工業において格別要求される。
アルミニウム合金において高強度は一般に銅、亜鉛およ
びマグネシウムの配合により達せられ、高い剛性は一般
に炭化けい素、炭化ほう素や酸化アルミニウム粒子をア
ルミニウムマトリックスに添加することにより形成され
る金属マトリックス複合材料により達せられる。最近リ
チウムを2.0〜2.8重量％含有するアルミニウム−リチウ
ム合金が開発された。これらの合金は通常のリチウムを
含有しない合金より低い比重と高い弾性係数を有する。
リチウムを含有するアルミニウム合金の製造および特性
については広く発表されている。とくにジエーストーン
社（J.Stone ＆ Company）英国特許第787,665号明細書
（12月11日、1957）；ドイツ連邦共和国特許第2,305,24
8号明細書（国立金属科学研究所、東京、１月24日、197
4）；ラクロート（Raclot）米国特許第3,343,948号明細
書（９月26日、1967）；ペール（Peel）ほか、英国特許
第2,115,836号明細書（９月14日、1983）粉末成分のブ
レンドを含む粉末や金技術は種々の目的のため発表され
た、とくに富士通（有限会社）日本特許第53−75107号
明細書（1976）、（Giorgi）ほか、米国特許第3,713,89
8号明細書（１月30日、1973）およびレーン（Reen）米
国特許第3,713,817号明細書、（１月30日、1973）な
ど。
については広く発表されている。とくにジエーストーン
社（J.Stone ＆ Company）英国特許第787,665号明細書
（12月11日、1957）；ドイツ連邦共和国特許第2,305,24
8号明細書（国立金属科学研究所、東京、１月24日、197
4）；ラクロート（Raclot）米国特許第3,343,948号明細
書（９月26日、1967）；ペール（Peel）ほか、英国特許
第2,115,836号明細書（９月14日、1983）粉末成分のブ
レンドを含む粉末や金技術は種々の目的のため発表され
た、とくに富士通（有限会社）日本特許第53−75107号
明細書（1976）、（Giorgi）ほか、米国特許第3,713,89
8号明細書（１月30日、1973）およびレーン（Reen）米
国特許第3,713,817号明細書、（１月30日、1973）な
ど。
合金類は単体粉末を混合し、拡散を起させるために十分
な高温まで同混合物を加熱し、均一な組成の合金を形成
することにより作られることも周知である。粉末や金の
物理、ダブリユー．イー．キングストン（W.E.Kingsto
n）版、p.372、マクグローヒル（McGraw Hill）、ニユ
ーヨーク（1951）；およびシー．ジー．ゲーツエル（C.
G.Goetzel）、粉末や金に関する論文、11巻、492頁、イ
ンターサイエンス出版社（Inter−Science Publishers
Inc.,）ニユーヨーク（1950）しかし乍ら均質性を得る
ことに付随する困難のため、アルミニウムおよび他の合
金系における通常の実施方法はあらかじめ溶融した合金
から直接合金粉末を作ることである。あいにく高強度ア
ルミニウム材料はしばしば、じん性が低いことが特徴で
あるが、これは切欠き供試体の衝撃試験（例えばシヤル
ピー試薬）や、限界応力強さ係数が決定される疲れき裂
供試体の破壊じん性試験により明らかである。
な高温まで同混合物を加熱し、均一な組成の合金を形成
することにより作られることも周知である。粉末や金の
物理、ダブリユー．イー．キングストン（W.E.Kingsto
n）版、p.372、マクグローヒル（McGraw Hill）、ニユ
ーヨーク（1951）；およびシー．ジー．ゲーツエル（C.
G.Goetzel）、粉末や金に関する論文、11巻、492頁、イ
ンターサイエンス出版社（Inter−Science Publishers
Inc.,）ニユーヨーク（1950）しかし乍ら均質性を得る
ことに付随する困難のため、アルミニウムおよび他の合
金系における通常の実施方法はあらかじめ溶融した合金
から直接合金粉末を作ることである。あいにく高強度ア
ルミニウム材料はしばしば、じん性が低いことが特徴で
あるが、これは切欠き供試体の衝撃試験（例えばシヤル
ピー試薬）や、限界応力強さ係数が決定される疲れき裂
供試体の破壊じん性試験により明らかである。
発明の要約 今回、高強度アルミニウムベース合金からなるマトリッ
クスに高靱性アルミニウムベース（アルミニウム基）合
金の粒子を拡散させることによって、単一のアルミニウ
ムベース製品の高強度と高靱性とが同時に達成される、
ということが分かった。拡散は粉末や金技術により最も
都合よく行われる。ある場合には結果は強度とじん性の
妥協点である。しかしながら全般の結果は、従来技術の
複合材料および合金を上回わる実質的に改良された強度
とじん性の組合せである。
クスに高靱性アルミニウムベース（アルミニウム基）合
金の粒子を拡散させることによって、単一のアルミニウ
ムベース製品の高強度と高靱性とが同時に達成される、
ということが分かった。拡散は粉末や金技術により最も
都合よく行われる。ある場合には結果は強度とじん性の
妥協点である。しかしながら全般の結果は、従来技術の
複合材料および合金を上回わる実質的に改良された強度
とじん性の組合せである。
発明の詳細な記述および好ましい実施例 本発明は、少なくとも約2100kg/cm2（約30ksi（1000ポ
ンド／平方インチ）の降伏強さを有し、最高レベルまで
熱処理した場合は少くとも3500kg/cm2（50ksi）の降伏
強さに達する合金および高強度複合材料の双方を含む、
広い組成範囲の高強度のアルミニウム基合金材料に適用
される。これは、リチウム、銅、マグネシウムまたは亜
鉛を主な合金元素として含有するような合金類を含み、
特にアルミニウム協会シリーズの2000、5000、7000、お
よび8000の合金類を含む。実例は合金2014、2018、202
4、2025、2090、2218、2618、7001、7039、7072、707
5、7178および8090である。「主な合金元素」という術
語は本分中において合金中に約１％またはそれ以上、好
ましくは２％またはそれ以上に達する元素を示すために
使用される。
ンド／平方インチ）の降伏強さを有し、最高レベルまで
熱処理した場合は少くとも3500kg/cm2（50ksi）の降伏
強さに達する合金および高強度複合材料の双方を含む、
広い組成範囲の高強度のアルミニウム基合金材料に適用
される。これは、リチウム、銅、マグネシウムまたは亜
鉛を主な合金元素として含有するような合金類を含み、
特にアルミニウム協会シリーズの2000、5000、7000、お
よび8000の合金類を含む。実例は合金2014、2018、202
4、2025、2090、2218、2618、7001、7039、7072、707
5、7178および8090である。「主な合金元素」という術
語は本分中において合金中に約１％またはそれ以上、好
ましくは２％またはそれ以上に達する元素を示すために
使用される。
本発明が適用できる高強度複合材料は、高い強度または
モデユラスを有する種々の材料の粒子、ウイスカーまた
は繊維などでアルミニウムマトリツクスが補強される広
い範囲の製品を包合する。その補強相の例としてはホウ
素繊維、B4C被覆したホウ素、SiC被覆したホウ素、B4C
ウイスカーおよび粒子、SiCウイスカーおよび粒子、炭
素および黒鉛繊維、溶融シリカ、アルミナ、鋼、ベリリ
ウム、タングステン及びチタンなどである。合金類は広
く選択される。
モデユラスを有する種々の材料の粒子、ウイスカーまた
は繊維などでアルミニウムマトリツクスが補強される広
い範囲の製品を包合する。その補強相の例としてはホウ
素繊維、B4C被覆したホウ素、SiC被覆したホウ素、B4C
ウイスカーおよび粒子、SiCウイスカーおよび粒子、炭
素および黒鉛繊維、溶融シリカ、アルミナ、鋼、ベリリ
ウム、タングステン及びチタンなどである。合金類は広
く選択される。
本発明の高じん性成分としては、約2.8kg・ｍ（約20ft
・1b）好ましくは少くとも6.9kg・ｍ（50ft・1b）の衝
撃じん性を有するアルミニウム基合金または複合材料ま
たはアルミニウムそれ自体であり得る。本文で使用され
る「衝撃じん性」の術語は従来の衝撃試験、とくにシヤ
ルピー衝撃試験−米国材料試験協会で制定した標準試験
方法により決定される値を示す。不純物の最大含有率が
約0.5％（重量）である純アルミニウムが好ましい。工
業用純アルミニウムが一般に十分である。本発明の複合
材料は、２成分の粒子を任意の比率で混合することに作
られる。その粒子寸法は限界は無く広い範囲で変化し得
る。最も多くの応用例において粒子径は10から約1,000
ミクロンまでの範囲にあるが、50から500ミクロンの範
囲が望ましく、夫々0.0001から0.01cm3の容積を有する
粒子が最も好結果を与える。２成分の粒子がほゞ同じ粒
径範囲を有することが望ましい。それら成分の相対的な
量は、夫々の成分組成および究極の製品に望ましい特性
に関連する。約２から40重量％、望ましくは５から25重
量％の高じん性成分を含有する複合材料は、一般に最も
良い結果を与える。
・1b）好ましくは少くとも6.9kg・ｍ（50ft・1b）の衝
撃じん性を有するアルミニウム基合金または複合材料ま
たはアルミニウムそれ自体であり得る。本文で使用され
る「衝撃じん性」の術語は従来の衝撃試験、とくにシヤ
ルピー衝撃試験−米国材料試験協会で制定した標準試験
方法により決定される値を示す。不純物の最大含有率が
約0.5％（重量）である純アルミニウムが好ましい。工
業用純アルミニウムが一般に十分である。本発明の複合
材料は、２成分の粒子を任意の比率で混合することに作
られる。その粒子寸法は限界は無く広い範囲で変化し得
る。最も多くの応用例において粒子径は10から約1,000
ミクロンまでの範囲にあるが、50から500ミクロンの範
囲が望ましく、夫々0.0001から0.01cm3の容積を有する
粒子が最も好結果を与える。２成分の粒子がほゞ同じ粒
径範囲を有することが望ましい。それら成分の相対的な
量は、夫々の成分組成および究極の製品に望ましい特性
に関連する。約２から40重量％、望ましくは５から25重
量％の高じん性成分を含有する複合材料は、一般に最も
良い結果を与える。
粒子自体は、粉砕、リボンおよび平板製造技術を含む従
来の技術により作られる。粉体材料が作られ、粒径を整
え、適当な量を選択したならば、混合は従来の方法によ
つて達成される。
来の技術により作られる。粉体材料が作られ、粒径を整
え、適当な量を選択したならば、混合は従来の方法によ
つて達成される。
混合した粉末は、最終製品にまでさらに加工処理される
ビレツトを作るため従来の方法により固形化される。同
固形化は、等方性の圧密、（キヤニスター技術を含
む）、アイソスタテイツクプレス（冷間および熱間）、
圧延、鍛造、焼結、または他の既知の方法により達成さ
れる。固形化は成るべく少くとも最大密度の約85％ま
で、さらに望ましくは95％程度までの圧密を含む。上記
固形化および圧密プロセスは、最大密度達成前に粒子表
面からすべての結合水を十分に除去することを包含する
ことが特に望まれる。これは粒子混合物を不活性ガスで
パージおよび／または同粒子から固形化または部分的な
圧密に先立ちガスを除くが、その際減圧および成るべく
約1100゜F（593℃）を超えない温度を利用することを含
む。
ビレツトを作るため従来の方法により固形化される。同
固形化は、等方性の圧密、（キヤニスター技術を含
む）、アイソスタテイツクプレス（冷間および熱間）、
圧延、鍛造、焼結、または他の既知の方法により達成さ
れる。固形化は成るべく少くとも最大密度の約85％ま
で、さらに望ましくは95％程度までの圧密を含む。上記
固形化および圧密プロセスは、最大密度達成前に粒子表
面からすべての結合水を十分に除去することを包含する
ことが特に望まれる。これは粒子混合物を不活性ガスで
パージおよび／または同粒子から固形化または部分的な
圧密に先立ちガスを除くが、その際減圧および成るべく
約1100゜F（593℃）を超えない温度を利用することを含
む。
多くの場合、じん性の増加は強度の低下を伴う。一般に
じん性の増加により、製品の総合的な性質が改善される
ため、強度の低下をより多く補償する。
じん性の増加により、製品の総合的な性質が改善される
ため、強度の低下をより多く補償する。
以下に示す実施例は、実例説明の目的で提示するもの
で、本発明の範囲を決して限定するものでは無い。
で、本発明の範囲を決して限定するものでは無い。
実施例１ 複合材料は以下の様に作られた。2.41％Li、1.21％Cu、
0.73％Mgおよび0.11％Zrを含有する粉末アルミニウム−
リチウム合金（こゝでは161と呼称）は、溶融および170
0゜F（927℃）における成分金属の結合ならびに不活性
ガスにおける微粒化（アトマイズ）を含む従来の粉末冶
金技術により作成した。その結果の粒子は100メツシユ
（米国標準ふるい）に粒度調整した。粒子はそれから２
時間、室温でＶ型回転混合機で工業用純アルミニウム
（最低純度99.5％）の同一粒径の粒子と混合したが、後
者は全混合物の10％含まれる。混合物はそれから900゜F
（482℃）まで加熱され、脱ガスし、かん（金属容器）
中で最大密度まで圧密により固形化した。ビレツトはそ
れからかんから取除かれ、850゜F（454℃）で29:1の比
率で押出成形し、その後溶体化熱処理を行い、押出方向
において長さが５％増加するまで伸張し、16−100時間
熱処理した。異なる供試体は、夫々異なる温度で熱処理
した。同供試体からの試料について、同一の方法で作ら
れた純アルミニウム粉末を含有しない供試体と同様に引
張り特性および衝撃じん性値が測定した。引張試験は直
径0.25インチ（0.64cm）で、規格長さが1.0インチ（2.5
4cm）の押出端部から採取した試料により、ASTM標準試
験方法を用いて実施した。長手方向の試験は中央および
端部試料の両方について行い、後者は押出し品の短い方
の横方向端部を表わす。
0.73％Mgおよび0.11％Zrを含有する粉末アルミニウム−
リチウム合金（こゝでは161と呼称）は、溶融および170
0゜F（927℃）における成分金属の結合ならびに不活性
ガスにおける微粒化（アトマイズ）を含む従来の粉末冶
金技術により作成した。その結果の粒子は100メツシユ
（米国標準ふるい）に粒度調整した。粒子はそれから２
時間、室温でＶ型回転混合機で工業用純アルミニウム
（最低純度99.5％）の同一粒径の粒子と混合したが、後
者は全混合物の10％含まれる。混合物はそれから900゜F
（482℃）まで加熱され、脱ガスし、かん（金属容器）
中で最大密度まで圧密により固形化した。ビレツトはそ
れからかんから取除かれ、850゜F（454℃）で29:1の比
率で押出成形し、その後溶体化熱処理を行い、押出方向
において長さが５％増加するまで伸張し、16−100時間
熱処理した。異なる供試体は、夫々異なる温度で熱処理
した。同供試体からの試料について、同一の方法で作ら
れた純アルミニウム粉末を含有しない供試体と同様に引
張り特性および衝撃じん性値が測定した。引張試験は直
径0.25インチ（0.64cm）で、規格長さが1.0インチ（2.5
4cm）の押出端部から採取した試料により、ASTM標準試
験方法を用いて実施した。長手方向の試験は中央および
端部試料の両方について行い、後者は押出し品の短い方
の横方向端部を表わす。
第1.1表は、種々の時効処理温度で長手方向において測
定した降伏強さと伸びを示し、殆んどが数回の試験結果
を示す。夫々の時効処理温度における平均値は第１図
（端部結果）および第２図（中央部結果）に図示され、
149℃（300゜F）の値は時効処理16時間に対応する。
定した降伏強さと伸びを示し、殆んどが数回の試験結果
を示す。夫々の時効処理温度における平均値は第１図
（端部結果）および第２図（中央部結果）に図示され、
149℃（300゜F）の値は時効処理16時間に対応する。
これらの数値から強度における若干の損失は純アルミニ
ウム含有による結果であり、一方伸びは平均において殆
んど変化は無い。
ウム含有による結果であり、一方伸びは平均において殆
んど変化は無い。
第1.2表は同じ時効処理温度に対し横方向において測定
された降伏強さおよび伸びを示す。表に示されたよう
に、相異なる二つの位置からの供試体は夫々の時効処理
温度に対し採取された。
された降伏強さおよび伸びを示す。表に示されたよう
に、相異なる二つの位置からの供試体は夫々の時効処理
温度に対し採取された。
夫々の一対の平均値は第３図に示された。
もう一度、降伏強さの低下が観られるが、一方伸びは概
して変化しない。
して変化しない。
衝撃強さの値は、シヤルピー衝撃試験により長手方向に
おいて測定されたが、10mm角で押出し方向を横切る、Ｖ
型の切欠きを有する試料を用い、環境温度において試験
した。押出し端部における供試体の中央および端部の両
方から採取した多くの試料について試験した。それらの
結果を第1.3表に示す。平均値グラフを第４図に示した
が、図において149℃（300゜F）の値は時効処理16時間
に対応する。
おいて測定されたが、10mm角で押出し方向を横切る、Ｖ
型の切欠きを有する試料を用い、環境温度において試験
した。押出し端部における供試体の中央および端部の両
方から採取した多くの試料について試験した。それらの
結果を第1.3表に示す。平均値グラフを第４図に示した
が、図において149℃（300゜F）の値は時効処理16時間
に対応する。
これらの数字から衝撃じん性は、添加した純アルミニウ
ムを含有する供試体において一貫して高い。
ムを含有する供試体において一貫して高い。
横断面の短辺方向における破壊じん性（K1A）は、押出
し方向において供試体に伸びる機械による切欠きに対し
直角方向に引張力を加えることにより測定される応力強
さ係数により与えられる。用いた押出しは厚さ0.5イン
チ（1.3cm）で幅1.5インチ（3.8cm）である。種々の時
効処理温度における応力強さ測定結果（各３回の試験）
は第1.4表に示し、その平均値は第５図にグラフで示
す。
し方向において供試体に伸びる機械による切欠きに対し
直角方向に引張力を加えることにより測定される応力強
さ係数により与えられる。用いた押出しは厚さ0.5イン
チ（1.3cm）で幅1.5インチ（3.8cm）である。種々の時
効処理温度における応力強さ測定結果（各３回の試験）
は第1.4表に示し、その平均値は第５図にグラフで示
す。
添加した純アルミニウムを含む供試体は一貫して優れて
いる。
いる。
応力腐食割れ限界値に関しては、供試片は３週間続く試
験中3.5％塩化ナトリウム水溶液の噴霧を受けることを
除いては同様の方法で決定される。
験中3.5％塩化ナトリウム水溶液の噴霧を受けることを
除いては同様の方法で決定される。
同限界値を表第1.5表に示す。
再び、添加した純アルミニウムを含む供試片は一貫して
高い値を示す。
高い値を示す。
上述のデーターは強度を犠牲にしてじん性の増加を示す
一方、第６および第７図は総合的な結果、すなわち押出
しの中央部および端部の双方において長手方向に測定し
た強度とじん性の組合せは、添加した純アルミニウムを
含む製品が優れていることを示す。これらのグラフにお
ける点の数値は第1.6表および第1.7表に示され、その各
数値は温度および時間に関して時効処理条件の範囲を含
んでいる。その範囲はゆるやかな条件から最適条件（最
高特性値を与える）を通じ、不利な効果をもたらす過剰
時効処理にまでおよんでいる。範囲を超えると有害でも
ありエネルギーおよび処理時間の浪費でもあるから、図
において比較のためプロツトした結果は、最適に向つて
増大していくがそれを超えない時効処理条件に該当する
ものである。第６図および第1.6表において最適条件は
一般に149℃（300゜F）40時間および171℃（340゜F）10
0時間の間であり、一方第７図および第1.7表においては
最適条件は149℃（300゜F）40時間である。グラフはこ
れらの条件で中央および端部の双方に対する強度とじん
性の組合せの全般的な改良を、純アルミニウムを含む製
品に対して示している。
一方、第６および第７図は総合的な結果、すなわち押出
しの中央部および端部の双方において長手方向に測定し
た強度とじん性の組合せは、添加した純アルミニウムを
含む製品が優れていることを示す。これらのグラフにお
ける点の数値は第1.6表および第1.7表に示され、その各
数値は温度および時間に関して時効処理条件の範囲を含
んでいる。その範囲はゆるやかな条件から最適条件（最
高特性値を与える）を通じ、不利な効果をもたらす過剰
時効処理にまでおよんでいる。範囲を超えると有害でも
ありエネルギーおよび処理時間の浪費でもあるから、図
において比較のためプロツトした結果は、最適に向つて
増大していくがそれを超えない時効処理条件に該当する
ものである。第６図および第1.6表において最適条件は
一般に149℃（300゜F）40時間および171℃（340゜F）10
0時間の間であり、一方第７図および第1.7表においては
最適条件は149℃（300゜F）40時間である。グラフはこ
れらの条件で中央および端部の双方に対する強度とじん
性の組合せの全般的な改良を、純アルミニウムを含む製
品に対して示している。
実施例２ 複合材料製品は実施例１の方法により調製したが、3.49
％Li、1.25％Cu、0.74％Mgおよび0.12％Zrを含有するア
ルミニウム合金（本文中に1614として示した）を使用し
た。
％Li、1.25％Cu、0.74％Mgおよび0.12％Zrを含有するア
ルミニウム合金（本文中に1614として示した）を使用し
た。
実施例１の試験方法を応用した。引張り特性は、種々の
時効処理温度に対し押出し中央部で長手方向において測
定され、下の第2.1表に示し、同グラフを第８図に示
す。
時効処理温度に対し押出し中央部で長手方向において測
定され、下の第2.1表に示し、同グラフを第８図に示
す。
押出しの側面端部において長手方向に測定した引張り特
性を第2.2表に示し、それらの平均値のグラフを第９図
に示す。
性を第2.2表に示し、それらの平均値のグラフを第９図
に示す。
横方向において測定した引張り特性値を第2.3表に示
し、それらの平均値のグラフを第10図に示す。
し、それらの平均値のグラフを第10図に示す。
実施例１とまた同様の方法により測定したシヤルピー衝
撃試験結果を第2.4表に示し、それらの平均値のグラフ
を第11図に示す。
撃試験結果を第2.4表に示し、それらの平均値のグラフ
を第11図に示す。
これらの表におけるデータおよびグラフは総合的に、添
加した純アルミニウムを含む供試片において一貫した大
きな改良を示し、その際強度は少しだけ減少し、ある場
合には全く減少しない。総合的な結果が改良であること
は、第2.1表、第2.2表および第2.4表に示すデータをプ
ロツトした第12図により確認された。
加した純アルミニウムを含む供試片において一貫した大
きな改良を示し、その際強度は少しだけ減少し、ある場
合には全く減少しない。総合的な結果が改良であること
は、第2.1表、第2.2表および第2.4表に示すデータをプ
ロツトした第12図により確認された。
これらの合金におけるじん性の増加は純アルミニウム添
加の際、単にリチウム含有量減少の結果では無いことを
示すため、実施例１および２に含まれる４種類の合金に
対しシヤルピー衝撃値をリチウム含有量（重量％）の関
数として第13図に示す。これらの値はすべて121℃（250
゜F）、16時間熱処理のデータを示す。じん性はリチウ
ム含有量の増加と共に減少する一方、同グラフは同じリ
チウム含有量において、添加した純アルミニウムを含む
製品は純合金複合材よりじん性が高いことを示す。この
ことは破線と実線間の垂直距離により明らかである。同
様に添加した純アルミニウムを含む複合材製品における
所定のリチウム含有量は、高いリチウム含有量を有する
純合金と同様のじん性を与える−合金1611と合金1614お
よび10％添加純アルミニウムの複合材を比較（破線およ
び実線間の水平距離）。他の時効処理温度に対するデー
タのグラフは、同様の相違を示す。
加の際、単にリチウム含有量減少の結果では無いことを
示すため、実施例１および２に含まれる４種類の合金に
対しシヤルピー衝撃値をリチウム含有量（重量％）の関
数として第13図に示す。これらの値はすべて121℃（250
゜F）、16時間熱処理のデータを示す。じん性はリチウ
ム含有量の増加と共に減少する一方、同グラフは同じリ
チウム含有量において、添加した純アルミニウムを含む
製品は純合金複合材よりじん性が高いことを示す。この
ことは破線と実線間の垂直距離により明らかである。同
様に添加した純アルミニウムを含む複合材製品における
所定のリチウム含有量は、高いリチウム含有量を有する
純合金と同様のじん性を与える−合金1611と合金1614お
よび10％添加純アルミニウムの複合材を比較（破線およ
び実線間の水平距離）。他の時効処理温度に対するデー
タのグラフは、同様の相違を示す。
以上の記述は単に説明の目的のため述べたものである。
上述の多くの方法や材料の変形、種類が、更に本発明の
趣旨と範囲に入ることは熟練した技術者にとつて容易に
理解されるであろう。
上述の多くの方法や材料の変形、種類が、更に本発明の
趣旨と範囲に入ることは熟練した技術者にとつて容易に
理解されるであろう。
第１図は本発明の実施例１から採取した端部試料に対す
る時効処理温度の関数としてプロツトした長手方向の引
張り特性値のグラフである。 第２図は中央部試料に関し第１図と同様のグラフであ
る。 第３図は第１図実施例の試料に対する、時効処理温度の
関数として横方向の伸び特性値のグラフである。 第４図は第１図実施例の試料に対する、時効処理温度の
関数としてシヤルピー衝撃値のグラフである。 第５図は第１図実施例の試料に対する、時効処理温度の
関数として破壊じん性値のグラフである。 第６図は第１図実施例の押出成形中央部から採取した試
料における衝撃じん性値に対する降伏強さのグラフであ
る。 第７図は端部試料に関しプロツトした値以外は第６図と
同じグラフである。 第８図は本発明の実施例（２）に関し第１図と同様のグ
ラフで、データは中央部試料に関する試験値である。 第９図は第８図の実施例試料において、端部試料の長手
方向の伸び特性値対時効処理温度の図表である。 第10図は第８図の実施例試料における横方向の伸び特性
値対時効処理温度のグラフである。 第11図は第８図の実施例試料におけるシヤルピー衝撃値
対時効処理温度のグラフである。 第12図は第８図の実施例試料における降伏強さ対衝撃じ
ん性値のグラフである。 第13図は上記２実施例試料に関するグラフの値から作成
したシヤルピー衝撃値対リチウム重量％のグラフであ
る。
る時効処理温度の関数としてプロツトした長手方向の引
張り特性値のグラフである。 第２図は中央部試料に関し第１図と同様のグラフであ
る。 第３図は第１図実施例の試料に対する、時効処理温度の
関数として横方向の伸び特性値のグラフである。 第４図は第１図実施例の試料に対する、時効処理温度の
関数としてシヤルピー衝撃値のグラフである。 第５図は第１図実施例の試料に対する、時効処理温度の
関数として破壊じん性値のグラフである。 第６図は第１図実施例の押出成形中央部から採取した試
料における衝撃じん性値に対する降伏強さのグラフであ
る。 第７図は端部試料に関しプロツトした値以外は第６図と
同じグラフである。 第８図は本発明の実施例（２）に関し第１図と同様のグ
ラフで、データは中央部試料に関する試験値である。 第９図は第８図の実施例試料において、端部試料の長手
方向の伸び特性値対時効処理温度の図表である。 第10図は第８図の実施例試料における横方向の伸び特性
値対時効処理温度のグラフである。 第11図は第８図の実施例試料におけるシヤルピー衝撃値
対時効処理温度のグラフである。 第12図は第８図の実施例試料における降伏強さ対衝撃じ
ん性値のグラフである。 第13図は上記２実施例試料に関するグラフの値から作成
したシヤルピー衝撃値対リチウム重量％のグラフであ
る。
Claims (14)
- 【請求項１】高強度と高靱性とを有するアルミニウムベ
ース合金製品において、少なくとも2100kg/cm2の降伏強
さを有する第１のアルミニウム合金と、第２のアルミニ
ウム合金２〜40重量％とからなり、しかも、第２のアル
ミニウム合金は第１のアルミニウム合金に分散し、少な
くとも2.8kg・ｍの衝撃靱性を有し、第１のアルミニウ
ム合金はリチウム２〜3.5重量％、添加合金成分として
のジルコニウム0.1重量％、銅1.2重量％及びマグネシウ
ム0.7重量％、並びにアルミニウムと不可避不純物との
残部からなり、第２のアルミニウム合金は少なくとも9
9.5重量％のアルミニウムを含む、上記アルミニウムベ
ース合金製品。 - 【請求項２】第２のアルミニウム合金の粒子が夫々、0.
0001〜0.01cm3の体積である、特許請求の範囲第１項に
記載のアルミニウムベース合金製品。 - 【請求項３】第１のアルミニウム合金の降伏強さが少な
くとも3500kg/cm2である、特許請求の範囲第１項〜第２
項のいずれか１項に記載のアルミニウムベース合金製
品。 - 【請求項４】アルミニウムベース合金の衝撃靱性が少な
くとも6.9kg・ｍである、特許請求の範囲第１項〜第３
項のいずれか１項に記載のアルミニウムベース合金製
品。 - 【請求項５】高強度と高靱性とを有するアルミニウムベ
ース合金製品の製造方法において、 （ａ）少なくとも2100kg/cm2の降伏強さを有する第１の
アルミニウム合金の粉末と、少なくとも2.8kg・ｍの衝
撃靱性を有する第２のアルミニウム合金の粉末２〜40重
量％とを混合して実質的に均一な粉末混合物を形成する
工程（但し、第１のアルミニウム合金はリチウム２〜3.
5重量％、添加合金成分としてのジルコニウム0.1重量
％、銅1.2重量％及びマグネシウム0.7重量％、並びにア
ルミニウムと不可避不純物との残部からなり、第２アル
ミニウム合金は少なくとも99.5重量％のアルミニウムを
含む。）と、 （ｂ）該粉末混合物をビレットの中に圧密し固化する工
程と からなる、上記製造方法。 - 【請求項６】第１および第２のアルミニウム合金の粉末
が、それぞれ直径10〜1000μｍの範囲の粒径を有する、
特許請求の範囲第５項に記載の方法。 - 【請求項７】第１および第２のアルミニウム合金の粉末
が、それぞれ直径50〜500μｍの範囲の粒径を有する、
特許請求の範囲第５項に記載の方法。 - 【請求項８】第２のアルミニウム合金の粉末が製品の５
〜25重量％を構成する、特許請求の範囲第５項に記載の
方法。 - 【請求項９】粉末化した第１のアルミニウム合金の降伏
強さが、少なくとも3500kg/cm2である、特許請求の範囲
第５項に記載の方法。 - 【請求項１０】粉末化した第２のアルミニウム合金の衝
撃靱性が少なくとも6.9kg・ｍである、特許請求の範囲
第５項に記載の方法。 - 【請求項１１】粉末混合物における粒子表面からすべて
の結合水を実質的に除去することから成る、特許請求の
範囲第５項に記載の方法。 - 【請求項１２】不活性ガスで粉末混合物をパージして粒
子の表面からすべての結合水を実質的に除去することか
ら成る、特許請求の範囲第５項に記載の方法。 - 【請求項１３】工程（ｂ）において粉末混合物を少なく
とも最大密度の85％圧密することから成る、特許請求の
範囲第５項に記載の方法。 - 【請求項１４】工程（ｂ）において粉末混合物を少なく
とも最大密度の95％圧密することから成る、特許請求の
範囲第５項に記載の方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/742,830 US4597792A (en) | 1985-06-10 | 1985-06-10 | Aluminum-based composite product of high strength and toughness |
| US742830 | 2000-12-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61284547A JPS61284547A (ja) | 1986-12-15 |
| JPH0742536B2 true JPH0742536B2 (ja) | 1995-05-10 |
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ID=24986425
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61070626A Expired - Lifetime JPH0742536B2 (ja) | 1985-06-10 | 1986-03-28 | 高強度と高靭性とを有するアルミニウムベース合金製品及びその製法 |
Country Status (6)
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| US (1) | US4597792A (ja) |
| EP (1) | EP0205230B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0742536B2 (ja) |
| AU (1) | AU571829B2 (ja) |
| CA (1) | CA1265942C (ja) |
| DE (1) | DE3683087D1 (ja) |
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| US4793967A (en) * | 1986-03-12 | 1988-12-27 | Olin Corporation | Cermet substrate with spinel adhesion component |
| US4743299A (en) * | 1986-03-12 | 1988-05-10 | Olin Corporation | Cermet substrate with spinel adhesion component |
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