JPH0967659A - Al−Mg−Si系アルミニウム合金の熱処理方法 - Google Patents
Al−Mg−Si系アルミニウム合金の熱処理方法Info
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- JPH0967659A JPH0967659A JP24519595A JP24519595A JPH0967659A JP H0967659 A JPH0967659 A JP H0967659A JP 24519595 A JP24519595 A JP 24519595A JP 24519595 A JP24519595 A JP 24519595A JP H0967659 A JPH0967659 A JP H0967659A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Al−Mg−Si系アルミニウム合金押出材
(特に6063合金)の強度を短時間に高める熱処理方
法を提供する。 【解決手段】 Al−Mg−Si系アルミニウム合金押
出材を人工時効硬化処理(T5 処理)する際に、温度1
60〜180℃の範囲で保持時間0.5〜1.5時間の
第1段予備時効処理を施し、次いで温度195〜220
℃の範囲で1.5〜8.0時間の第2段時効処理を施
す。
(特に6063合金)の強度を短時間に高める熱処理方
法を提供する。 【解決手段】 Al−Mg−Si系アルミニウム合金押
出材を人工時効硬化処理(T5 処理)する際に、温度1
60〜180℃の範囲で保持時間0.5〜1.5時間の
第1段予備時効処理を施し、次いで温度195〜220
℃の範囲で1.5〜8.0時間の第2段時効処理を施
す。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、Al−Mg−Si
系アルミニウム合金、例えば建築用アルミサッシなどと
して広く用いられているAl−Mg−Si系合金である
JIS6000系アルミニウム合金の熱処理方法に関す
るものである。
系アルミニウム合金、例えば建築用アルミサッシなどと
して広く用いられているAl−Mg−Si系合金である
JIS6000系アルミニウム合金の熱処理方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】Al−Mg−Si系アルミニウム合金の
中でも、建築用アルミサッシに用いられる代表的な60
00系アルミニウム合金押出材は、高温加工から急冷、
矯正された後、人工時効硬化処理(T5 )を施した状態
で使用される。この合金系ではMg2 Si系の析出相が
析出することにより強度が上昇することが知られてお
り、熱処理を施すことにより機械的特性が上昇する。
中でも、建築用アルミサッシに用いられる代表的な60
00系アルミニウム合金押出材は、高温加工から急冷、
矯正された後、人工時効硬化処理(T5 )を施した状態
で使用される。この合金系ではMg2 Si系の析出相が
析出することにより強度が上昇することが知られてお
り、熱処理を施すことにより機械的特性が上昇する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記合金を工業生産す
る上で、人工時効硬化処理は各社各様の処理条件で行わ
れているのが実情である。一般的に所定の強度を得るた
めには、低温の場合は長時間熱処理する必要があり、高
温の場合は処理時間が短縮されるものの、Mg2 Siの
析出相の不均一析出を起こし、強度のバラツキが大き
く、ピーク強度も低くなる傾向が見られる。またこの場
合、熱処理時間が長くなると過時効状態となり、強度が
さらに低下していくことが知られている(図2参照)。
そこで、効率よく熱処理するためには、最適な熱処理条
件を改善、開発する必要がある。従って、本発明の目的
は、Al−Mg−Si系アルミニウム合金押出材の強度
を比較的短時間に効率よく高めることができ、従ってエ
ネルギー費削減に伴なうコストダウン及び生産性向上を
図れる熱処理方法を提供することにある。
る上で、人工時効硬化処理は各社各様の処理条件で行わ
れているのが実情である。一般的に所定の強度を得るた
めには、低温の場合は長時間熱処理する必要があり、高
温の場合は処理時間が短縮されるものの、Mg2 Siの
析出相の不均一析出を起こし、強度のバラツキが大き
く、ピーク強度も低くなる傾向が見られる。またこの場
合、熱処理時間が長くなると過時効状態となり、強度が
さらに低下していくことが知られている(図2参照)。
そこで、効率よく熱処理するためには、最適な熱処理条
件を改善、開発する必要がある。従って、本発明の目的
は、Al−Mg−Si系アルミニウム合金押出材の強度
を比較的短時間に効率よく高めることができ、従ってエ
ネルギー費削減に伴なうコストダウン及び生産性向上を
図れる熱処理方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、Mg2 Si析出相を均一に析出させ、A
l−Mg−Si系アルミニウム押出合金における所定の
強度を短時間で得る方法を開発したものである。すなわ
ち、本発明のAl−Mg−Si系アルミニウム合金の熱
処理方法は、押出加工後、急冷・矯正した押出材を人工
時効硬化処理するに当って、温度160〜180℃の範
囲で第1段予備時効処理を施すことによりMg2 Si析
出相を均一に析出させ、次いで温度195〜220℃の
範囲で1.5〜8.0時間第2段時効処理を施すことに
より第1段予備時効時に析出させたMg2 Si析出相を
成長させることを特徴としている。
解決するため、Mg2 Si析出相を均一に析出させ、A
l−Mg−Si系アルミニウム押出合金における所定の
強度を短時間で得る方法を開発したものである。すなわ
ち、本発明のAl−Mg−Si系アルミニウム合金の熱
処理方法は、押出加工後、急冷・矯正した押出材を人工
時効硬化処理するに当って、温度160〜180℃の範
囲で第1段予備時効処理を施すことによりMg2 Si析
出相を均一に析出させ、次いで温度195〜220℃の
範囲で1.5〜8.0時間第2段時効処理を施すことに
より第1段予備時効時に析出させたMg2 Si析出相を
成長させることを特徴としている。
【0005】好適な態様においては、第1段予備時効処
理は160〜180℃の温度範囲で保持時間が0.5〜
1.5時間、より好ましくは170℃±5℃の温度で保
持時間が0.5〜1.5時間、第2段時効処理は195
〜220℃の温度範囲で保持時間が1.5〜3.0時
間、より好ましくは205℃±5℃の温度で保持時間が
1.5〜3.0時間の条件で熱処理を行う。なお、押出
加工直後から第1段予備時効処理前までは長時間放置し
て自然時効させても差支えない。
理は160〜180℃の温度範囲で保持時間が0.5〜
1.5時間、より好ましくは170℃±5℃の温度で保
持時間が0.5〜1.5時間、第2段時効処理は195
〜220℃の温度範囲で保持時間が1.5〜3.0時
間、より好ましくは205℃±5℃の温度で保持時間が
1.5〜3.0時間の条件で熱処理を行う。なお、押出
加工直後から第1段予備時効処理前までは長時間放置し
て自然時効させても差支えない。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明で対象とするAl−Mg−
Si系アルミニウム合金押出材としては、JIS600
0系アルミニウム合金、例えば表1に示すようなJIS
6063合金などが挙げられる。
Si系アルミニウム合金押出材としては、JIS600
0系アルミニウム合金、例えば表1に示すようなJIS
6063合金などが挙げられる。
【表1】
【0007】上記のAl−Mg−Si系アルミニウム合
金はMg2 Si析出相による時効硬化を示すが、606
3合金の他にも6061、6N01合金など他の600
0系アルミニウム合金についても同様の析出相による時
効硬化過程を示すことが知られている。すなわち、この
合金系の時効析出過程は次に示すとおりである。 過飽和固溶体→クラスター→GPゾーン〔(I)→(I
I)〕→中間相(β’)→安定相(β) この中でも機械的性質に大きく影響を与えるのはGPゾ
ーンと中間相である。すなわち、その前段階である析出
核を均一に析出させて、その後の析出相の変態、成長を
いかに効率良く促進させるかがポイントとなる。本発明
の熱処理方法は、第1段予備時効処理においてクラスタ
ー等の均一な析出核を生成させ、第2段の時効処理にお
いて、その析出核からGPゾーン、中間相などの析出物
への変態及び成長を促進させる方法と言える。したがっ
て、本発明による熱処理方法は、この時効析出過程をと
るAl−Mg−Si系アルミニウム合金の全てに対し有
効である。
金はMg2 Si析出相による時効硬化を示すが、606
3合金の他にも6061、6N01合金など他の600
0系アルミニウム合金についても同様の析出相による時
効硬化過程を示すことが知られている。すなわち、この
合金系の時効析出過程は次に示すとおりである。 過飽和固溶体→クラスター→GPゾーン〔(I)→(I
I)〕→中間相(β’)→安定相(β) この中でも機械的性質に大きく影響を与えるのはGPゾ
ーンと中間相である。すなわち、その前段階である析出
核を均一に析出させて、その後の析出相の変態、成長を
いかに効率良く促進させるかがポイントとなる。本発明
の熱処理方法は、第1段予備時効処理においてクラスタ
ー等の均一な析出核を生成させ、第2段の時効処理にお
いて、その析出核からGPゾーン、中間相などの析出物
への変態及び成長を促進させる方法と言える。したがっ
て、本発明による熱処理方法は、この時効析出過程をと
るAl−Mg−Si系アルミニウム合金の全てに対し有
効である。
【0008】本発明の熱処理方法において、第1段予備
時効処理温度を160〜180℃の温度範囲に設定する
のは、160℃未満では機械的性質に有効な析出相とし
て成長するだけの析出核が生成せず、一方、180℃を
超えると、析出核は生成するものの均一ではなく、第2
段時効処理を施しても効率の良い析出相とはならないた
めである。また、第2段時効処理温度を195〜220
℃の温度範囲に設定するのは、195℃未満では析出相
は期待した成長速度が得られず、逆に220℃を超える
と析出相が成長しすぎ、いわゆる過時効状態となるため
である。
時効処理温度を160〜180℃の温度範囲に設定する
のは、160℃未満では機械的性質に有効な析出相とし
て成長するだけの析出核が生成せず、一方、180℃を
超えると、析出核は生成するものの均一ではなく、第2
段時効処理を施しても効率の良い析出相とはならないた
めである。また、第2段時効処理温度を195〜220
℃の温度範囲に設定するのは、195℃未満では析出相
は期待した成長速度が得られず、逆に220℃を超える
と析出相が成長しすぎ、いわゆる過時効状態となるため
である。
【0009】上記熱処理温度条件では、第1段予備時効
処理温度と第2段時効処理温度の差△Tが△T≧15℃
を満たしているが、さらに好ましくは△T≧25℃を満
たしていると効果的である。△T<15℃の場合、析出
相の生成と成長が同時に起こり、結果的に不均一な組織
となり、従来法の熱処理と何ら変わらなくなり、期待し
た効果が得られない。また、△T≧25℃の場合、析出
核の生成及び成長の各段階の役割を分割し、析出を効率
よく促すため、より効果的である。
処理温度と第2段時効処理温度の差△Tが△T≧15℃
を満たしているが、さらに好ましくは△T≧25℃を満
たしていると効果的である。△T<15℃の場合、析出
相の生成と成長が同時に起こり、結果的に不均一な組織
となり、従来法の熱処理と何ら変わらなくなり、期待し
た効果が得られない。また、△T≧25℃の場合、析出
核の生成及び成長の各段階の役割を分割し、析出を効率
よく促すため、より効果的である。
【0010】同様に、第1段予備時効時間についても保
持時間を0.5〜1.5時間に設定するのは、0.5時
間より少ないと有効な析出核が得られず、強度発現が不
安定になるためである。また保持時間が1.5時間を超
えると、第2段時効時間と合わせて一般的な時効処理時
間を超え、経済的ではなくなる。さらに、第2段時効時
間が1.5〜8.0時間で好ましくは1.5〜3.0時
間の保持時間で処理するのは、1.5時間未満では析出
相の成長が期待できないためである。逆に、8時間を超
えると過時効状態になり、強度の低下を招くため、上限
を8時間とする必要がある。さらに、8時間を超えた場
合、経済的にも効果がない。
持時間を0.5〜1.5時間に設定するのは、0.5時
間より少ないと有効な析出核が得られず、強度発現が不
安定になるためである。また保持時間が1.5時間を超
えると、第2段時効時間と合わせて一般的な時効処理時
間を超え、経済的ではなくなる。さらに、第2段時効時
間が1.5〜8.0時間で好ましくは1.5〜3.0時
間の保持時間で処理するのは、1.5時間未満では析出
相の成長が期待できないためである。逆に、8時間を超
えると過時効状態になり、強度の低下を招くため、上限
を8時間とする必要がある。さらに、8時間を超えた場
合、経済的にも効果がない。
【0011】
【実施例】以下、実施例を示して本発明の効果について
具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定される
ものでないことはもとよりである。
具体的に説明するが、本発明が下記実施例に限定される
ものでないことはもとよりである。
【0012】実施例1〜3及び比較例1〜12 表2に示す合金組成のアルミニウム合金を通常の方法で
溶解鋳造を行い、6インチビレットとし、このビレット
に570℃×4hrの均質化処理を施し、押出された3
mm厚の平板状の形材を用いた。これらのサンプルに表
3に示す各種熱処理を施し、硬度測定を中心に機械的性
質を調べた。その結果を以下に示す。
溶解鋳造を行い、6インチビレットとし、このビレット
に570℃×4hrの均質化処理を施し、押出された3
mm厚の平板状の形材を用いた。これらのサンプルに表
3に示す各種熱処理を施し、硬度測定を中心に機械的性
質を調べた。その結果を以下に示す。
【表2】
【0013】
【表3】
【0014】表3中、実施例1〜3は、本発明の条件に
よる二段階熱処理を、比較例1〜7は従来法による一段
階熱処理を、比較例8〜12は本発明の範囲外の条件に
よる二段階熱処理を行った例である。なお、熱処理は、
実ラインの昇温過程に即して一段階目の所定の熱処理温
度に達するまでの時間を0.5hrとした。
よる二段階熱処理を、比較例1〜7は従来法による一段
階熱処理を、比較例8〜12は本発明の範囲外の条件に
よる二段階熱処理を行った例である。なお、熱処理は、
実ラインの昇温過程に即して一段階目の所定の熱処理温
度に達するまでの時間を0.5hrとした。
【0015】試験例1(硬度測定) 実施例1〜3、比較例1〜7及び比較例8〜12につい
て、その硬度測定結果をそれぞれ図1〜3に示す。な
お、所定の硬度の目安は、これまでの実績から硬度値6
8とする。また、図1〜3は0.5hrの昇温時間を含
んでいる(以下、図4〜8についても同様である)。
て、その硬度測定結果をそれぞれ図1〜3に示す。な
お、所定の硬度の目安は、これまでの実績から硬度値6
8とする。また、図1〜3は0.5hrの昇温時間を含
んでいる(以下、図4〜8についても同様である)。
【0016】図2は従来法による一段階熱処理を行った
場合で、所定の硬度を得るためには、低温の場合は長時
間熱処理する必要があり、高温の場合は処理時間が短縮
されるものの、強度のバラツキが大きく、ピーク強度も
低くなる傾向が見られる。またこの場合、熱処理時間が
長くなると過時効状態となり、強度がさらに低下してい
くことがわかる。これに対し、図1に示す本発明の方法
では、所定の硬度に達する時間が短く、最高硬度に達し
た後も直ちに過時効状態とはならない。図3は、二段階
熱処理法における本発明の範囲外の例であるが、図1と
比較すると第1段熱処理の時間が短い場合(比較例
8)、第2段熱処理の温度が低い場合(比較例9)、第
2段熱処理の時間が短い場合(比較例10)、第1段熱
処理の時間が長い場合(比較例11)、第1段熱処理の
温度が高い場合(比較例12)、いずれも所定の硬度に
達する時間がかかることがわかる。このように、本発明
の熱処理方法では、短時間で所定の硬度に達することが
わかる。
場合で、所定の硬度を得るためには、低温の場合は長時
間熱処理する必要があり、高温の場合は処理時間が短縮
されるものの、強度のバラツキが大きく、ピーク強度も
低くなる傾向が見られる。またこの場合、熱処理時間が
長くなると過時効状態となり、強度がさらに低下してい
くことがわかる。これに対し、図1に示す本発明の方法
では、所定の硬度に達する時間が短く、最高硬度に達し
た後も直ちに過時効状態とはならない。図3は、二段階
熱処理法における本発明の範囲外の例であるが、図1と
比較すると第1段熱処理の時間が短い場合(比較例
8)、第2段熱処理の温度が低い場合(比較例9)、第
2段熱処理の時間が短い場合(比較例10)、第1段熱
処理の時間が長い場合(比較例11)、第1段熱処理の
温度が高い場合(比較例12)、いずれも所定の硬度に
達する時間がかかることがわかる。このように、本発明
の熱処理方法では、短時間で所定の硬度に達することが
わかる。
【0017】試験例2(機械的性質の測定) 次に、上記実施例1、比較例3及び4について、機械的
性質(引張強度及び耐力)を調べた結果を図4及び図5
に示す。図4及び図5から明らかなように、本発明の実
施例1では比較例に比べて引張強度、耐力共に短時間で
所定の強度に達したことがわかる。
性質(引張強度及び耐力)を調べた結果を図4及び図5
に示す。図4及び図5から明らかなように、本発明の実
施例1では比較例に比べて引張強度、耐力共に短時間で
所定の強度に達したことがわかる。
【0018】試験例3(室温時効の影響) 室温時効の影響を調べるため、実施例1の試料につい
て、室温で2週間放置し、その後本発明の方法による熱
処理(実施例1の方法)を行い、その機械的性質(硬
度、引張強度、耐力)を調べた。その硬度測定の結果を
図6に示し、図7及び図8には引張り強度及び耐力の結
果をそれぞれ示す。図6〜8から明らかなように、硬
度、引張強度及び耐力のいずれの特性も室温放置しない
ものと同等であることがわかる。従って、本発明の方法
に従って室温放置したものを二段階時効しても構わない
ことがわかる。
て、室温で2週間放置し、その後本発明の方法による熱
処理(実施例1の方法)を行い、その機械的性質(硬
度、引張強度、耐力)を調べた。その硬度測定の結果を
図6に示し、図7及び図8には引張り強度及び耐力の結
果をそれぞれ示す。図6〜8から明らかなように、硬
度、引張強度及び耐力のいずれの特性も室温放置しない
ものと同等であることがわかる。従って、本発明の方法
に従って室温放置したものを二段階時効しても構わない
ことがわかる。
【0019】
【発明の効果】以上のように、本発明のAl−Mg−S
i系アルミニウム合金の熱処理方法は、従来の熱処理方
法に比べ、上記合金の強度を短時間に高めることがで
き、従ってエネルギー費削減によるコストダウン及び生
産性向上を図ることができ、経済的に大きな効果が望め
る有利な熱処理方法である。
i系アルミニウム合金の熱処理方法は、従来の熱処理方
法に比べ、上記合金の強度を短時間に高めることがで
き、従ってエネルギー費削減によるコストダウン及び生
産性向上を図ることができ、経済的に大きな効果が望め
る有利な熱処理方法である。
【図1】本発明による二段階時効硬化処理により処理し
たAl−Mg−Si系アルミニウム合金の硬度と熱処理
時間との関係を示すグラフである。
たAl−Mg−Si系アルミニウム合金の硬度と熱処理
時間との関係を示すグラフである。
【図2】従来の一段階時効硬化処理により処理したAl
−Mg−Si系アルミニウム合金の硬度と熱処理時間と
の関係を示すグラフである。
−Mg−Si系アルミニウム合金の硬度と熱処理時間と
の関係を示すグラフである。
【図3】本発明の範囲外の二段階時効硬化処理により処
理したAl−Mg−Si系アルミニウム合金の硬度と熱
処理時間との関係を示すグラフである。
理したAl−Mg−Si系アルミニウム合金の硬度と熱
処理時間との関係を示すグラフである。
【図4】本発明による二段階時効硬化処理又は従来の一
段階時効硬化処理により処理したAl−Mg−Si系ア
ルミニウム合金の引張強度と熱処理時間との関係を示す
グラフである。
段階時効硬化処理により処理したAl−Mg−Si系ア
ルミニウム合金の引張強度と熱処理時間との関係を示す
グラフである。
【図5】本発明による二段階時効硬化処理又は従来の一
段階時効硬化処理により処理したAl−Mg−Si系ア
ルミニウム合金の耐力と熱処理時間との関係を示すグラ
フである。
段階時効硬化処理により処理したAl−Mg−Si系ア
ルミニウム合金の耐力と熱処理時間との関係を示すグラ
フである。
【図6】室温で2週間放置し又はしないAl−Mg−S
i系アルミニウム合金に対して本発明の二段階時効硬化
処理を施した後の硬度と熱処理時間との関係を示すグラ
フである。
i系アルミニウム合金に対して本発明の二段階時効硬化
処理を施した後の硬度と熱処理時間との関係を示すグラ
フである。
【図7】室温で2週間放置し又はしないAl−Mg−S
i系アルミニウム合金に対して本発明の二段階時効硬化
処理を施した後の引張強度と熱処理時間との関係を示す
グラフである。
i系アルミニウム合金に対して本発明の二段階時効硬化
処理を施した後の引張強度と熱処理時間との関係を示す
グラフである。
【図8】室温で2週間放置し又はしないAl−Mg−S
i系アルミニウム合金に対して本発明の二段階時効硬化
処理を施した後の耐力と熱処理時間との関係を示すグラ
フである。
i系アルミニウム合金に対して本発明の二段階時効硬化
処理を施した後の耐力と熱処理時間との関係を示すグラ
フである。
Claims (5)
- 【請求項1】 Al−Mg−Si系アルミニウム合金押
出材を人工時効硬化処理するに当って、温度160〜1
80℃で第1段予備時効処理を施すことによりMg2 S
i析出相を均一に析出させ、次いで温度195〜220
℃の範囲で1.5〜8.0時間の第2段時効処理を施す
ことにより第1段予備時効時に析出させたMg2 Si析
出相を成長させることを特徴とするAl−Mg−Si系
アルミニウム合金の熱処理方法。 - 【請求項2】 第1段予備時効処理の際の保持時間を
0.5〜1.5時間、第2段時効処理の際の保持時間を
1.5〜3.0時間として処理することを特徴とする請
求項1記載の熱処理方法。 - 【請求項3】 第1段予備時効処理温度と第2段時効処
理温度の差△Tが△T≧25℃を満たしている請求項1
又は2に記載の熱処理方法。 - 【請求項4】 第1段予備時効処理の処理温度が170
℃±5℃、保持時間が0.5〜1.5時間、第2段時効
処理の処理温度が205℃±5℃、保持時間が1.5〜
3.0時間である請求項1記載の熱処理方法。 - 【請求項5】 対象合金がJIS6000系アルミニウ
ム合金である請求項1乃至4のいずれか一項に記載の熱
処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24519595A JPH0967659A (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | Al−Mg−Si系アルミニウム合金の熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24519595A JPH0967659A (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | Al−Mg−Si系アルミニウム合金の熱処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0967659A true JPH0967659A (ja) | 1997-03-11 |
Family
ID=17130043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24519595A Pending JPH0967659A (ja) | 1995-08-31 | 1995-08-31 | Al−Mg−Si系アルミニウム合金の熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0967659A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002536552A (ja) * | 1999-02-12 | 2002-10-29 | ノルスク・ヒドロ・アーエスアー | マグネシウムおよびケイ素を含有するアルミニウム合金 |
| JP2009149991A (ja) * | 2009-01-09 | 2009-07-09 | Norsk Hydro Asa | アルミニウム及びケイ素を含有するアルミニウム合金の処理方法 |
| US20100201155A1 (en) * | 2003-11-20 | 2010-08-12 | Novelis, Inc. | Automobile Body Part |
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