JPH08120385A - 展伸用Al−Zn−Mg−Cu系合金 - Google Patents
展伸用Al−Zn−Mg−Cu系合金Info
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- Conductive Materials (AREA)
Abstract
Al3 の両方の巨大化合物の発生を防止することのでき
る展伸用Al−Zn−Mg−Cu系合金を提供する。 【構成】 展伸用Al−Zn−Mg−Cu系合金中に含
まれるMn,Cr,ZrおよびTiが下記(1)式およ
び(2)式を満足する。 [Mn]+3.25[Cr]<0.756 …
(1) [Zr]+0.909[Ti]<0.142 …
(2) 但し、[ ]は、夫々の元素の含有量(重量%)を表
す。
Description
される展伸用Al−Zn−Mg−Cu系合金に関するも
のであり、特に化学成分組成を適切に制御することによ
って、初晶巨大化合物の発生を防止することに成功した
展伸用Al−Zn−Mg−Cu系合金に関するものであ
る。
る展伸用Al合金のなかで、特にAl−Zn−Mg−C
u系合金は、強度等の諸特性に優れていることから、航
空機や車両等に幅広く使用されている。この様なAl−
Zn−Mg−Cu系合金においては、強度、耐応力腐食
割れ性および溶接性等を改善する為に、主要合金元素で
あるZn,MgおよびCu以外に、Mn,Cr,Zrお
よびTi等の合金元素が添加されるのが一般的であり、
現在ではこれらの元素を含有した合金が実用化されてい
る。
は、Mn,Cr,ZrおよびTi等の合金元素が添加さ
れるのであるが、これらの元素は強度、耐応力腐食割れ
性および溶接性等が最も良好となる様に適正な含有量が
設定されている。例えば、代表的なAl−Zn−Mg−
Cu系合金である7075合金の場合、そのJIS規格
値は、下記表1に示す通りである。
化学成分を調整しても、次の様な不都合が発生すること
がある。即ち、上記規格値に化学成分を調整した合金溶
湯を溶製し、半連続鋳造法等の一般的な方法によって鋳
造して鋳塊を製造しても、鋳塊内には凝固時に巨大な金
属間化合物(以下、巨大化合物と呼ぶ)が生成するとい
う問題がある。この様な巨大化合物は、通常数10〜数
100μmの大きさになり、極端な場合には数mmに達
することがある。この様な巨大化合物が鋳塊内に存在す
ると、その後の圧延、押出し、鍛造等の加工々程中にも
巨大化合物は消失することなく、最終製品の板材や押出
し材等の加工材中に残存することになる。最終製品中に
残存したこれらの巨大化合物は、鉄鋼等の金属材料中に
おける非金属介在物と同様に、最終製品の強度、延性、
靭性および疲労強度等の諸特性を劣化させたり、信頼性
を低下することになる。例えば、巨大化合物の発生が多
く、鋳塊全体に存在する場合には、その鋳造塊から押出
し等の加工々程を経て製造された製品若しくは部品は、
必ず巨大化合物を含むことになるので、これらの巨大化
合物が疲労破壊の起点となったり、亀裂の進展を助長す
るので、疲労強度の低下を引き起こすことになる。また
巨大化合物の発生が比較的少なく、鋳塊内に局部的に散
在する場合には、巨大化合物を含む部分の鋳塊から製造
された製品若しくは部品は、含まない製品や部品に比べ
て、疲労強度特性が低くなってしまう。この様に、巨大
化合物が発生すると、その発生の程度によって、健全な
特性を示す製品や部品の歩留りが変化してしまい、安定
して信頼性の高い製品や部品を供給することが困難にな
ってしまう。しかも巨大化合物は、圧延、押出し、鍛造
等の加工々程の際に割れの原因になり、加工性を著しく
阻害するものである。
これまでにもいくつかのAl合金系について比較的詳細
に調査されており、以下に示す様な報告がなされてい
る。まずAl−Mn系3004合金では、巨大化合物は
凝固時にα−Alが晶出する以前に晶出する初晶化合物
であり、その組成は(Fe,Mn)Al6 であると報告
されている(例えば、吉川等:「軽金属」,第33巻
(1983)10号、第602〜609頁)。またAl
−Mg系5083合金では、巨大化合物は初晶の(C
r,Mn)Al7 化合物であると報告されている。更
に、高力系のAl−Zn−Mg系JIS7N01合金で
は、巨大化合物はTiを含有した(Zr,Ti)Al3
系の初晶化合物であり、この巨大化合物の発生を防止す
るには、Ti,Zr量の抑制、制御が効果的であるとさ
れている(例えば、軽金属学会 研究部会報告書No.
6,1981,P33)。但し、この報告には、その制
御の目標値について、Zrに関しては定量的な値が提案
されているものの、Tiに関しては明確な定量値は明ら
かにされていない。
たAl−Zn−Mg−Cu系7075合金では、巨大化
合物は5083合金と同じく、初晶の(Cr,Mn)A
l7化合物であると報告されている[例えば、(a)M.K.B.
Day:J.I.M 85(1956-57),263、(b)L.E.Steele,.et al:J.
I.M 88(1959-60),260、(c)Donald J Beerntsen :Metall
urgical Transaction B 8B(1977)687、(d) 吉川等:
「軽金属」,第29巻(1979)4号、第144〜1
52頁等]。またAl−Zn−Mg−Cu系7075合
金における巨大化合物の発生を防止する方法として、
(Cr,Mn)Al 7 相の初晶線以下にMnやCrを低
減、抑制することが必要であるとされ、これまでに種々
の初晶線に関する式が提案されている。更に、Al−Z
n−Mg−Cu系7075合金にZrを添加すると、
(Cr,Mn)Al7 初晶化合物の生成を抑制できると
の報告もされている[例えば、寺井,馬場:住友軽金属
技報vol.5,No.4(1964),P285]。
巨大化合物は初晶として晶出する金属間化合物であり、
その組成は合金系によって種々異なるものの、各合金系
についていずれも1種類の巨大化合物が生成するとさ
れ、その防止の為の初晶線が提案されていた。
らが、Al−Zn−Mg−Cu系7075合金における
巨大化合物の発生状況について検討したところ、(C
r,Mn)Al7 初晶化合物という1種類の巨大化合物
のみを対象にした初晶線に基づいてMnやCrの含有量
のみを低減するという従来の方法では、巨大化合物の発
生を完全に防止することはできないことが判明した。ま
たZrの添加は、前述の様な(Cr,Mn)Al7 化合
物の生成抑制効果は認められないことも明らかにした。
Zn−Mg−Cu系合金では、前述の様な(Cr,M
n)Al7 化合物以外に、(Zr,Ti)Al3 の巨大
化合物が新たに発生する為であると考えられた。こうし
たことから、上記両者の巨大化合物の発生を同時に防止
する方法を確立しなければならないという新たな問題に
遭遇したのである。
であって、その目的は、(Cr,Mn)Al7 および
(Zr,Ti)Al3 の両方の巨大化合物の発生を防止
することのできる展伸用Al−Zn−Mg−Cu系合金
を提供することにある。
明のAl合金とは、Zn:5.1〜6.1%,Mg:
2.1〜2.9%,Cu:1.2〜2.0%を夫々含有
すると共に、Si:0.40%未満およびFe:0.5
0%未満に夫々抑制し、且つMn,Cr,ZrおよびT
iを含有する展伸用Al−Zn−Mg−Cu系合金にお
いて、前記Mn,Cr,ZrおよびTiが下記(1)式
および(2)式を満足する点に要旨を有するものであ
る。 [Mn]+3.25[Cr]<0.756 …(1) [Zr]+0.909[Ti]<0.142 …(2) 但し、[ ]は、夫々の元素の含有量(重量%)を表
す。
75合金について、上記の両化合物の生成挙動を検討し
た。その結果、まず(Cr,Mn)Al7 系初晶化合物
の初晶線は、下記(3)式で表わされることを明らかに
した。即ち、下記(3)式で表わされる初晶線よりもC
rやMnの含有量が少なくなる領域(即ち、前記(1)
式を満足する領域)では、(Cr,Mn)Al7 系初晶
化合物は発生しなかったのである。 [Mn]+3.25[Cr]=0.756 …(3) 但し、[ ]は、夫々の元素の含有量(重量%)を表
す。
て、(Zr,Ti)Al3 系初晶化合物の生成挙動につ
いて調査したところ、(Zr,Ti)Al3 系初晶化合
物の初晶線は、下記(4)式で表わされることを明らか
にした。即ち、下記(4)式で表わされる初晶線よりも
ZrやTiの含有量が少なくなる領域(即ち、前記
(2)式を満足する領域)では、(Zr,Ti)Al3
系初晶化合物は発生しなかったのである。 [Zr]+0.909[Ti]=0.142 …(4) 但し、[ ]は、夫々の元素の含有量(重量%)を表
す。上記(1)式および(2)式で表される本発明の規
定領域を、図1および図2の夫々にJIS規格領域と共
に示す。
Mn,Cr,ZrおよびTiを前記(1)式および
(2)式を満足する様に制御することによって、(C
r,Mn)Al7 及び(Zr,Ti)Al3 の両方の巨
大化合物の発生を防止することができたのである。
u系7075合金の改良を目指してなされたものであ
り、従ってZn,Mg,Cu等の基本成分やSiやFe
については、7075合金の含有量範囲に準ずるもので
ある。また本発明の合金には、Pb,Bi,Ni,V等
の不純物元素が不可避的に含まれるが、これらの不純物
が多くなると巨大化合物の発生を抑制した本発明の効果
が相殺されることになるので、できるだけ低減すること
が好ましく、こうした観点からこれらの不純物は0.0
5%以下とすべきである。
明するが、本発明は下記実施例によって限定されるもの
ではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
Zn−Mg−Cu系合金の溶湯を溶製し、通常の連続鋳
造法によって、厚さ:300mm、幅:600mm、長
さ:3mの鋳塊を造塊した。得られた鋳塊内部を顕微鏡
観察し、巨大化合物の発生の有無を調査した。このとき
巨大化合物の調査は、長さ方向中央部において300×
600×20(mm)の試料を切り出し、この試料の幅
方向中央部を表面から中央部について顕微鏡観察するこ
とにより行なった。その結果を、表4に併記する。
まずNo.1〜7の合金は、本発明で規定する(1)式
および(2)式を満足しない比較例であり、(Mn,C
r)Al7 および(Ti,Zr)Al3 の両方の巨大化
合物が発生していることがわかる。またNo.8〜14
の合金は、本発明で規定する(1)式は満足するが、
(2)式を満足しない比較例であり、(Mn,Cr)A
l7 の巨大化合物の発生は認められないが、(Ti,Z
r)Al3 の巨大化合物が発生していることがわかる。
これらに対し、本発明で規定する要件を満足する実施例
の合金(No.15〜20)は、いずれの巨大化合物の
発生が認められないことがわかる。
(Cr,Mn)Al7 および(Zr,Ti)Al3 の両
方の巨大化合物の発生を防止することのできる展伸用A
l−Zn−Mg−Cu系合金が実現でき、当該合金の特
性および信頼性を向上することができた。
規格領域と共に示したグラフである。
規格領域と共に示したグラフである。
Claims (2)
- 【請求項1】 Zn:5.1〜6.1%(重量%の意
味、以下同じ),Mg:2.1〜2.9%,Cu:1.
2〜2.0%を夫々含有すると共に、Si:0.40%
未満およびFe:0.50%未満に夫々抑制し、且つM
n,Cr,ZrおよびTiを含有する展伸用Al−Zn
−Mg−Cu系合金において、前記Mn,Cr,Zrお
よびTiが下記(1)式および(2)式を満足すること
を特徴とする展伸用Al−Zn−Mg−Cu系合金。 [Mn]+3.25[Cr]<0.756 …(1) [Zr]+0.909[Ti]<0.142 …(2) 但し、[ ]は、夫々の元素の含有量(重量%)を表
す。 - 【請求項2】 Crの含有量が0.18%未満である請
求項1に記載の展伸用Al−Zn−Mg−Cu系合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26055494A JPH08120385A (ja) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | 展伸用Al−Zn−Mg−Cu系合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26055494A JPH08120385A (ja) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | 展伸用Al−Zn−Mg−Cu系合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08120385A true JPH08120385A (ja) | 1996-05-14 |
Family
ID=17349576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP26055494A Pending JPH08120385A (ja) | 1994-10-25 | 1994-10-25 | 展伸用Al−Zn−Mg−Cu系合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08120385A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100560764C (zh) | 2005-03-08 | 2009-11-18 | 东北轻合金有限责任公司 | 特殊用超塑板及其制造方法 |
| CN104152762A (zh) * | 2014-08-21 | 2014-11-19 | 东北轻合金有限责任公司 | 一种航空用7b50t7451铝合金预拉伸厚板的制造方法 |
| US10472707B2 (en) | 2003-04-10 | 2019-11-12 | Aleris Rolled Products Germany Gmbh | Al—Zn—Mg—Cu alloy with improved damage tolerance-strength combination properties |
| CN112251656A (zh) * | 2020-08-27 | 2021-01-22 | 广州致远新材料科技有限公司 | 一种超硬铝合金材料及其制备方法 |
| JP2022532347A (ja) * | 2019-06-03 | 2022-07-14 | ノベリス・インコーポレイテッド | 超高強度アルミニウム合金製品及びその作製方法 |
-
1994
- 1994-10-25 JP JP26055494A patent/JPH08120385A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN112251656B (zh) * | 2020-08-27 | 2021-06-25 | 广州致远新材料科技有限公司 | 一种超硬铝合金材料及其制备方法 |
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