JPH09310160A - 高強度、高延性アルミニウム合金 - Google Patents
高強度、高延性アルミニウム合金Info
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- JPH09310160A JPH09310160A JP12465796A JP12465796A JPH09310160A JP H09310160 A JPH09310160 A JP H09310160A JP 12465796 A JP12465796 A JP 12465796A JP 12465796 A JP12465796 A JP 12465796A JP H09310160 A JPH09310160 A JP H09310160A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 準結晶を組織中に含む強度及び延性に優れた
アルミニウム合金を提供する。 【解決手段】 主元素アルミニウムと準結晶形成元素を
少なくとも含む添加元素とからなるアルミニウム合金に
おいて、その組織がアルミニウム又は過飽和固溶体アル
ミニウム中に、初晶として晶出した正２０面体的非周期
構造を有した化合物が微細分散してなるもの。
アルミニウム合金を提供する。 【解決手段】 主元素アルミニウムと準結晶形成元素を
少なくとも含む添加元素とからなるアルミニウム合金に
おいて、その組織がアルミニウム又は過飽和固溶体アル
ミニウム中に、初晶として晶出した正２０面体的非周期
構造を有した化合物が微細分散してなるもの。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は準結晶を組織中に含
む強度及び延性に優れたアルミニウム合金に関する。
む強度及び延性に優れたアルミニウム合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の高強度、高耐熱性を有し、準結
晶を組織中に含むアルミニウム合金としては、特開平７
−２６８５２８号公報及び特開平７−２３８３３６号公
報に開示されているものが知られている。これらの公報
に開示される準結晶を組織中に含むアルミニウム合金
は、急冷凝固法により微細結晶組織からなる合金を作製
し、得られた合金に熱処理を施し、あるいは圧粉、押出
しなどの熱加工を施し準結晶を前記微細結晶組織から析
出させるものである。
晶を組織中に含むアルミニウム合金としては、特開平７
−２６８５２８号公報及び特開平７−２３８３３６号公
報に開示されているものが知られている。これらの公報
に開示される準結晶を組織中に含むアルミニウム合金
は、急冷凝固法により微細結晶組織からなる合金を作製
し、得られた合金に熱処理を施し、あるいは圧粉、押出
しなどの熱加工を施し準結晶を前記微細結晶組織から析
出させるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、微細結
晶組織から析出させた準結晶を含むアルミニウム合金に
おいては、微細な結晶の粒界に準結晶を析出するため、
高強度、高耐熱性を有していても合金自体は脆く、延
性、加工性の点で問題を有している。そこで、本発明は
アルミニウム又は過飽和固溶体アルミニウム中に、初晶
として晶出した準結晶が微細分散してなる組織とするこ
とにより、微細な結晶と準結晶との界面に生じる特異性
と組織の分散状態を改善して延性を付与し、これにより
加工性を向上させ、強度及び延性に優れたアルミニウム
合金を提供することを目的とする。
晶組織から析出させた準結晶を含むアルミニウム合金に
おいては、微細な結晶の粒界に準結晶を析出するため、
高強度、高耐熱性を有していても合金自体は脆く、延
性、加工性の点で問題を有している。そこで、本発明は
アルミニウム又は過飽和固溶体アルミニウム中に、初晶
として晶出した準結晶が微細分散してなる組織とするこ
とにより、微細な結晶と準結晶との界面に生じる特異性
と組織の分散状態を改善して延性を付与し、これにより
加工性を向上させ、強度及び延性に優れたアルミニウム
合金を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は主元素アルミニ
ウムと準結晶形成元素を少なくとも含む添加元素とから
なるアルミニウム合金において、その組織がアルミニウ
ム又は過飽和固溶体アルミニウム中に、初晶として晶出
した正２０面体的非周期構造を有した化合物が微細分散
してなる高強度、高延性アルミニウム合金である。上記
正２０面体的非周期構造を有した化合物が準結晶であ
り、準結晶は２０面体相（ｉｃｏｓａｈｅｄｒａｌ，Ｉ
相）、正十角形相（ｄｅｃａｇｏｎａｌ，Ｄ相）または
これらの近似結晶のいずれかである。
ウムと準結晶形成元素を少なくとも含む添加元素とから
なるアルミニウム合金において、その組織がアルミニウ
ム又は過飽和固溶体アルミニウム中に、初晶として晶出
した正２０面体的非周期構造を有した化合物が微細分散
してなる高強度、高延性アルミニウム合金である。上記
正２０面体的非周期構造を有した化合物が準結晶であ
り、準結晶は２０面体相（ｉｃｏｓａｈｅｄｒａｌ，Ｉ
相）、正十角形相（ｄｅｃａｇｏｎａｌ，Ｄ相）または
これらの近似結晶のいずれかである。
【０００５】本発明の合金は準結晶を析出させるのでは
なく、Ａｌ−Ｍｎ、Ａｌ−Ｃｒ、Ａｌ−Ｖ系等の包晶反
応系の合金系において、急冷凝固法により準結晶を初晶
として晶出させ、残液をＡｌとすることにより製造でき
る。すなわち、残液が凝固する前に、準結晶を晶出さ
せ、残液中に微細分散させ、その後残液を凝固させる。
以上により準結晶の乱れた原子配列と凝固形態とに起因
し、準結晶とアルミニウムとの界面強度が高い合金が得
られる。さらに残液のＡｌには明確な結晶粒界が存在せ
ず、単結晶とすることが可能であり、より機械的特性の
向上が可能であるとともに延性に優れ、加工性に優れた
合金が提供できる。又、準結晶粒子が組織中に独立して
存在することにより、靭性に富む合金が提供できる。
なく、Ａｌ−Ｍｎ、Ａｌ−Ｃｒ、Ａｌ−Ｖ系等の包晶反
応系の合金系において、急冷凝固法により準結晶を初晶
として晶出させ、残液をＡｌとすることにより製造でき
る。すなわち、残液が凝固する前に、準結晶を晶出さ
せ、残液中に微細分散させ、その後残液を凝固させる。
以上により準結晶の乱れた原子配列と凝固形態とに起因
し、準結晶とアルミニウムとの界面強度が高い合金が得
られる。さらに残液のＡｌには明確な結晶粒界が存在せ
ず、単結晶とすることが可能であり、より機械的特性の
向上が可能であるとともに延性に優れ、加工性に優れた
合金が提供できる。又、準結晶粒子が組織中に独立して
存在することにより、靭性に富む合金が提供できる。
【０００６】本発明に適用できる凝固法としては、単ロ
ール、双ロール法、回転液中紡糸法、各種アトマイズ
法、スプレー法などの液体急冷法、スパッタリング法、
メカニカルアロイング法、メカニカルグライディング
法、各種金型鋳造法などがある。これらの方法の場合、
合金組成によって多少異なるが、１０2〜１０4Ｋ／ｓｅ
ｃ程度の冷却速度により製造することができる。又、上
記凝固法より得られた本発明の合金は、得られた組織を
維持するように熱的制御を行なうことにより、押出し
材、鍛造材などの固化材とすることができる他に、低温
高速超塑性にも適しており、種々の複雑形状固化材の作
製にも適している。本発明の合金は、室温における延性
が高いため、熱間の鍛造はもちろん冷間での鍛造が可能
である。
ール、双ロール法、回転液中紡糸法、各種アトマイズ
法、スプレー法などの液体急冷法、スパッタリング法、
メカニカルアロイング法、メカニカルグライディング
法、各種金型鋳造法などがある。これらの方法の場合、
合金組成によって多少異なるが、１０2〜１０4Ｋ／ｓｅ
ｃ程度の冷却速度により製造することができる。又、上
記凝固法より得られた本発明の合金は、得られた組織を
維持するように熱的制御を行なうことにより、押出し
材、鍛造材などの固化材とすることができる他に、低温
高速超塑性にも適しており、種々の複雑形状固化材の作
製にも適している。本発明の合金は、室温における延性
が高いため、熱間の鍛造はもちろん冷間での鍛造が可能
である。
【０００７】準結晶の体積率及び粒径は急冷条件、組成
制御、加工条件などにより、制御できる。これにより特
性もコントロールできる。準結晶の粒径が１０００ｎｍ
以下とすることにより、より強度特性に優れた合金を提
供できる。
制御、加工条件などにより、制御できる。これにより特
性もコントロールできる。準結晶の粒径が１０００ｎｍ
以下とすることにより、より強度特性に優れた合金を提
供できる。
【０００８】上記において合金組織中に含まれる準結晶
は、体積率で２０〜７０％であることが好ましい。２０
％未満の場合、機械的特性に優れたものが得られず、７
０％を超えた場合、合金の脆化を招き、得られた材料の
加工が十分に行えなくなる可能性が生じる。又、本発明
においてアルミニウム量が９０ａｔ％以上の高溶質濃度
の組成で、６００ＭＰａ以上の引張強度と５％以上の延
性が得られる。さらに剛性も高く、３０ＧＰａ／ρ以上
の値が得られる。
は、体積率で２０〜７０％であることが好ましい。２０
％未満の場合、機械的特性に優れたものが得られず、７
０％を超えた場合、合金の脆化を招き、得られた材料の
加工が十分に行えなくなる可能性が生じる。又、本発明
においてアルミニウム量が９０ａｔ％以上の高溶質濃度
の組成で、６００ＭＰａ以上の引張強度と５％以上の延
性が得られる。さらに剛性も高く、３０ＧＰａ／ρ以上
の値が得られる。
【０００９】本発明は、主元素（Ａｌ）と添加元素とか
らなるものであるが、添加元素を必須元素である準結晶
形成元素の他に、これとは異なる元素を加え３元系以上
の合金とすることにより、より上記特性に優れた合金を
提供できる。
らなるものであるが、添加元素を必須元素である準結晶
形成元素の他に、これとは異なる元素を加え３元系以上
の合金とすることにより、より上記特性に優れた合金を
提供できる。
【００１０】具体的組成は一般式：ＡｌｂａｌＱａＭｂ
（ただし、Ｑ：Ｍｎ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔ
ａ，Ｗから選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ：準結晶
形成元素（Ｑ元素）を除く遷移元素、Ｙを含む希土類元
素、ミッシュメタル（Ｍｍ）から選ばれる少なくとも１
種の元素であり、ａ，ｂは原子パーセントで０．５≦ａ
≦１０、０≦ｂ＜９．５）で示される組成である。な
お、ＱおよびＭ元素は、添加元素であり、Ｑ元素は準結
晶形成元素であり、Ｍ元素はその他の添加元素である。
（ただし、Ｑ：Ｍｎ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔ
ａ，Ｗから選ばれる少なくとも１種の元素、Ｍ：準結晶
形成元素（Ｑ元素）を除く遷移元素、Ｙを含む希土類元
素、ミッシュメタル（Ｍｍ）から選ばれる少なくとも１
種の元素であり、ａ，ｂは原子パーセントで０．５≦ａ
≦１０、０≦ｂ＜９．５）で示される組成である。な
お、ＱおよびＭ元素は、添加元素であり、Ｑ元素は準結
晶形成元素であり、Ｍ元素はその他の添加元素である。
【００１１】Ｑ元素はＭｎ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｍ
ｏ，Ｔａ，Ｗから選ばれる少なくとも１種の元素であ
り、これらの元素は、先にも述べたが準結晶の生成に不
可欠な元素である。又、これらの元素は後述するＭ元素
と組み合わせることにより、より準結晶の生成が容易に
行えるとともに合金組織の熱的安定性が向上する。
ｏ，Ｔａ，Ｗから選ばれる少なくとも１種の元素であ
り、これらの元素は、先にも述べたが準結晶の生成に不
可欠な元素である。又、これらの元素は後述するＭ元素
と組み合わせることにより、より準結晶の生成が容易に
行えるとともに合金組織の熱的安定性が向上する。
【００１２】Ｍ元素は準結晶形成元素（Ｑ元素）を除く
遷移元素、Ｙを含む希土類元素、ミッシュメタル（Ｍ
ｍ）から選ばれる少なくとも１種の元素であり、具体的
にはＳｃ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｙ，Ｚｒ，Ｐｄ，
Ａｇ，Ｈｆ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｙｂ，Ｌ
ｕ，Ｍｍである。これらの元素を添加することにより、
合金の機械的特性の向上及び熱的安定性の向上に、より
有効である。
遷移元素、Ｙを含む希土類元素、ミッシュメタル（Ｍ
ｍ）から選ばれる少なくとも１種の元素であり、具体的
にはＳｃ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｙ，Ｚｒ，Ｐｄ，
Ａｇ，Ｈｆ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｙｂ，Ｌ
ｕ，Ｍｍである。これらの元素を添加することにより、
合金の機械的特性の向上及び熱的安定性の向上に、より
有効である。
【００１３】前記一般式において原子パーセントでａを
０．５〜１０ａｔ％、ｂを０〜９．５ａｔ％（但し、
９．５は含まない）の範囲にそれぞれ限定したのは、そ
の範囲以内であると、より本発明の目的である機械的特
性及び延性並びに加工性に優れた合金が提供できるため
である。
０．５〜１０ａｔ％、ｂを０〜９．５ａｔ％（但し、
９．５は含まない）の範囲にそれぞれ限定したのは、そ
の範囲以内であると、より本発明の目的である機械的特
性及び延性並びに加工性に優れた合金が提供できるため
である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、実施例に基づき本発明を具
体的に説明する。 実施例１ ガトアトマイズ装置により、Ａｌ93Ｍｎ5Ｃｏ2で示され
る組成（原子比）を有するアルミニウム基合金粉末を作
製した。作製されたアルミニウム基合金粉末を金属カプ
セルに充填後、脱ガスを行い押出し用ビレットを作製し
た。このビレットを押出機によって、３６０〜６００℃
の温度で押出しを行い、押出し材を得た。
体的に説明する。 実施例１ ガトアトマイズ装置により、Ａｌ93Ｍｎ5Ｃｏ2で示され
る組成（原子比）を有するアルミニウム基合金粉末を作
製した。作製されたアルミニウム基合金粉末を金属カプ
セルに充填後、脱ガスを行い押出し用ビレットを作製し
た。このビレットを押出機によって、３６０〜６００℃
の温度で押出しを行い、押出し材を得た。
【００１５】比較例１ 実施例１と同一組成の合金を上記と同様に製造した。得
られた押出し材を６００℃で３０分間熱処理を施した。
実施例１および比較例１について、その組織観察をＴＥ
Ｍ観察（透過電子顕微鏡観察）により行った。
られた押出し材を６００℃で３０分間熱処理を施した。
実施例１および比較例１について、その組織観察をＴＥ
Ｍ観察（透過電子顕微鏡観察）により行った。
【００１６】実施例１の合金（押出し材）は、結晶粒界
が存在しないＡｌ単結晶（残部）中に初晶として晶出し
た準結晶が微細分散してなる組織であり、その準結晶の
大きさは、１０００ｎｍ以下であった。これに対し比較
例１の熱処理後の合金（押出し材）は、微細なＡｌ結晶
に微細なＡｌ6Ｍｎからなる金属間化合物が多数存在
（析出）した組織であった。次に実施例１及び比較例１
について、その機械的特性を調べた。この結果を表１に
示す。
が存在しないＡｌ単結晶（残部）中に初晶として晶出し
た準結晶が微細分散してなる組織であり、その準結晶の
大きさは、１０００ｎｍ以下であった。これに対し比較
例１の熱処理後の合金（押出し材）は、微細なＡｌ結晶
に微細なＡｌ6Ｍｎからなる金属間化合物が多数存在
（析出）した組織であった。次に実施例１及び比較例１
について、その機械的特性を調べた。この結果を表１に
示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１によれば本発明の合金（実施例１の合
金）が比較例１の合金に比べ、強度（室温における）な
どの機械的特性に優れるとともに延性（室温における）
に優れていることが分かる。さらに表２に示される組成
について、上記と同様にその室温における強度、延性お
よびその他の機械的特性を調べた。その結果を表２に示
す。
金）が比較例１の合金に比べ、強度（室温における）な
どの機械的特性に優れるとともに延性（室温における）
に優れていることが分かる。さらに表２に示される組成
について、上記と同様にその室温における強度、延性お
よびその他の機械的特性を調べた。その結果を表２に示
す。
【００１９】
【表２】
【００２０】表２によれば、本発明の合金が強度及び延
性などの機械的性質に優れていることが分かる。以上の
実施例の結果から、本発明の合金は、室温における引張
り強度が６００ＭＰａ以上で、５％以上の延性を有して
いることが分かる。又、表わしていないが、剛性は３０
ＧＰａ／ρ以上の優れた値が得られる。
性などの機械的性質に優れていることが分かる。以上の
実施例の結果から、本発明の合金は、室温における引張
り強度が６００ＭＰａ以上で、５％以上の延性を有して
いることが分かる。又、表わしていないが、剛性は３０
ＧＰａ／ρ以上の優れた値が得られる。
【００２１】
【発明の効果】以上のように本発明の合金は、アルミニ
ウム又は過飽和固溶体アルミニウム中に、初晶として晶
出した準結晶が微細分散してなる組織とすることによ
り、微細な結晶と準結晶との界面に生じる特異性と組織
の分散状態を改善して延性を付与し、これにより加工性
を向上させ、強度などの機械的特性及び延性並びに加工
性に優れたアルミニウム合金を提供できる。
ウム又は過飽和固溶体アルミニウム中に、初晶として晶
出した準結晶が微細分散してなる組織とすることによ
り、微細な結晶と準結晶との界面に生じる特異性と組織
の分散状態を改善して延性を付与し、これにより加工性
を向上させ、強度などの機械的特性及び延性並びに加工
性に優れたアルミニウム合金を提供できる。
Claims (6)
- 【請求項１】 主元素アルミニウムと準結晶形成元素を
少なくとも含む添加元素とからなるアルミニウム合金に
おいて、その組織がアルミニウム又は過飽和固溶体アル
ミニウム中に、初晶として晶出した正２０面体的非周期
構造を有した化合物が微細分散してなることを特徴とす
る高強度、高延性アルミニウム合金。 - 【請求項２】 アルミニウム合金は、包晶反応系の合金
系で、急冷凝固法により作製する請求項１記載の高強
度、高延性アルミニウム合金。 - 【請求項３】 正２０面体的非周期構造を有した化合物
が準結晶であり、準結晶が２０面体相（ｉｓｏｓａｈｅ
ｄｒａｌ、Ｉ相）、正十角形相（ｄｅｃａｇｏｎａｌ、
Ｄ相）又はこれらの近似結晶相のいずれかであり、その
粒径が１０００ｎｍ以下である請求項１記載の高強度、
高延性アルミニウム合金。 - 【請求項４】 組織中に含まれる準結晶が、体積率で２
０〜７０％である請求項１記載の高強度、高延性アルミ
ニウム合金。 - 【請求項５】 主元素であるアルミニウムが９０％以上
であり、添加元素が１０％未満である請求項１記載の高
強度、高延性アルミニウム合金。 - 【請求項６】 アルミニウム合金が一般式：Ａｌｂａｌ
ＱａＭｂ（ただし、Ｑ：Ｍｎ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔｉ，Ｎｂ，
Ｍｏ，Ｔａ，Ｗから選ばれる少なくとも１種の元素、
Ｍ：準結晶形成元素（Ｑ元素）を除く遷移元素、Ｙを含
む希土類元素、ミッシュメタル（Ｍｍ）から選ばれる少
なくとも１種の元素であり、ａ，ｂは、原子パーセント
で０．５≦ａ≦１０、０≦ｂ＜９．５）で示される組成
である請求項１記載の高強度、高延性アルミニウム合
金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12465796A JPH09310160A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 高強度、高延性アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12465796A JPH09310160A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 高強度、高延性アルミニウム合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09310160A true JPH09310160A (ja) | 1997-12-02 |
Family
ID=14890832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12465796A Pending JPH09310160A (ja) | 1996-05-20 | 1996-05-20 | 高強度、高延性アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09310160A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008231519A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Honda Motor Co Ltd | 準結晶粒子分散アルミニウム合金およびその製造方法 |
| JP2008248343A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Honda Motor Co Ltd | アルミニウム基合金 |
| CN113106304A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-13 | 清苑县中久有色金属合金制造有限公司 | 一种基于adc12的高强度抗老化铝合金制备方法 |
-
1996
- 1996-05-20 JP JP12465796A patent/JPH09310160A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008231519A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Honda Motor Co Ltd | 準結晶粒子分散アルミニウム合金およびその製造方法 |
| JP2008248343A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Honda Motor Co Ltd | アルミニウム基合金 |
| CN113106304A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-13 | 清苑县中久有色金属合金制造有限公司 | 一种基于adc12的高强度抗老化铝合金制备方法 |
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