JPS61170548A - 高力アルミニウム合金板の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高力アルミニウム合金板の製造法に関し、特に
不純物を規制することな《高力アルミニウム合金板の靭
性を向上し、かつ異方性の少ない優れた成形性を付与す
るものである。

〔従来の技術〕

一般に輸送機，ロケット等の構造部材には優れ′た強度
が要求され、さらに燃料タンクやエンジンフード等の材
料については低温から高温にいたるまで充分な強度と靭
性とを保持し、かつ溶接性に優れることが要求される。

そこでこれら部材には第１表に示すＡ　Ａ　２２１９及
びＡ　Ａ　２４１９からなる高力アルミニウム合金板が
用いられている。

これ等合金板は通常上記合金鋳塊を４００〜５００℃で
５〜１５時間均質化処理した後、鋳造方向と直角方向に
若干の圧延を施すか、又は施すことなく、鋳造方向に熱
間圧延し、しかる後冷間圧延により所望のサイズに仕上
げることにより造られている。このようにして造られた
合金板は完全焼鈍状態又は焼入状態で所望の形状に成形
加工され、次いで焼入や人工時効が施されて構造材とし
て用いられる。

上記工程により製造されるＡ　Ａ　２２１９からなる高
力アルミニウム合金板は靭性が十分に高くないので成形
性に劣るため、その改善が望まれており、上記Ａ　Ａ　
２４１９はＡ　Ａ　２２１９の不純物であるｆ−ｅ及び
３ｉ含量を規制して靭性の向上を計ったものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記合金板はＣＬＩの成分範囲が５．８〜６．８ｗｔ％
（以下ｗｔ％を単に％と略記）と広く、かつ比較的高濃
度であるため、この範囲内でＣｕを多くすると不純物を
規制しないＡ　Ａ　２２１９では組成中に低靭性の金属
間化合物を生じ、合金板全体の靭性を低下する欠点があ
る。また上記成形加工において異方性が強く、成形時に
圧延方向と直角方向に応力を負荷した場合に圧延方向に
割れが発生し易く、これが成形性を低下させている。ま
た靭性を改善するため上記Ａ　Ａ　２４１９のように不
純物を規制することは高価な高純度地金を使用すること
になり、高力アルミニウム合金板の価格も高くなり、経
済的に不利となる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこれに鑑み種々検討の結果、合金成分中の不純
物を特に規制することなく、不純物の規制により得られ
る以上の靭性の向上を得ると共に、異方性の少ない成形
性の優れた高力アルミニウム合金板の製造法を開発した
もので、Ｃｕ　５．８〜６．３、Ｍｎ　０．２０〜０．
４０％、■０．０５〜０．１５ｗｔ％、Ｚ　ｒ　０．１
０〜０．２５　ｗｔ％、Ｔ　ｉ　０．０２〜０．１０ｗ
ｔ％、Ｓ　ｉ　００２０ｗｔ％以下、Ｆｅ　　０．３０
ｗｔ％以下、Ｍｇ０．０２ｗｔ％以下、残部Ａ１からな
る合金鋳塊を４５０〜５３５℃で均質化処理した後、鋳
造方向と直角方向に熱間圧延し、しかる後鋳造方向と直
角方向に冷間圧延することを特徴とするものである。

即ち本発明はＡ　Ａ　２２１９において、特にＣｕ含有
量を５．８〜６．３％に制限し、これを常法に従って溶
解鋳造し、得られた鋳塊を４５０〜５３５℃で均質化処
理した後、鋳造方向と直角方向に熱間圧延する。この均
質化処理において鋳塊を４５０〜５３５℃に１８〜６０
時間処理した後熱間圧延を行なうか、又は鋳塊を４５０
〜５３５℃で短時間均質化処理した後熱間圧延を行ない
、該圧延の途中で１回以上４５０〜５３５℃に再加熱し
、均質化処理から熱間圧延終了までを４５０〜５３５℃
に１８〜６０時間保持する。このようにして熱間加工し
た後、鋳造方向と直角方向に冷間圧延を施して所望サイ
ズに加工するものである。

〔作　用〕

本発明においてＣｕ含有量を前記Ａ　Ａ　２２１９及び
Ａ　Ａ　２４１９に比べて低めの５．８〜６．３％と限
定したのは、Ｃｕ含有量が６．３％を越えるとマトリッ
クス中に固溶しきれないＣＵが生じ易く、これが金属間
化合物を生じて靭性を低下させるためである。

次に鋳塊の均質化処理温度を４５０〜５３５℃と限定し
たのは、合金板の強化に最も寄与するＣｕを低めとする
ことにより、合金板の強度が低下する恐れがあり、これ
を防止するため、鋳塊の均質化処理を従来より高温とす
ることにより、鋳造中に晶出した多くの化合物中のＱｕ
を他の成分元素と共にマトリックス中に十分に固溶させ
、強度の低下を防ぐとともに組成中の化合物の分散状態
を細かくして靭性の向上を計るためであり、この合金が
５４０℃を越えると共晶溶融を起すところから５３５℃
は実用上の最高温度であり、４５０℃未満では十分な均
質化効果が望めないためである。また均質化処理時間を
１８〜６０時間、或いは均質化処理から熱間圧延終了ま
でを再加熱により４５０〜５３５℃に１８〜６０時間保
持するのは、１８時間未満では溶質元素が拡散。

固溶するのに十分でなり、６０時間で成分元素は十分に
マトリックス中に固溶され、これ以上の長時間は無意味
となるためである。

次に鋳塊を上記均質化処理後、鋳塊方向と直角方向に熱
間圧延するのは異方性を少なくして優れた成形性を付与
するためである。即ちアルミニウム合金の鋳造で通常行
なわれているＤＣ鋳造法では環状の冷却モールドで溶湯
を冷却凝固させながら、凝固が完了した部分を連続的に
降下させて鋳塊を得ている。従って鋳塊はその周囲から
凝固が開始されて鋳造方向（鋳塊の降下方向）に対して
直交する方向に凝固が進行する。本発明者等はこの凝固
過程において鋳塊に異方性が生ずることを知見した。更
に鋳塊を圧延した場合の結晶組織は圧延方向に伸張され
た偏平なものとなり、鋳塊を鋳造方向に圧延すると更に
異方性が助長され、これを成型する場合に圧延方向と直
角方向に応力が加わると圧延方向に沿った割れが生じ易
くなる。そこで鋳塊を鋳造方向と直角方向に圧延するこ
とにより異方性を少なくして成形性の優れた合金板とし
だものである。

〔実施例〕

第２表に示す組成の合金をＤＣ鋳造により鋳造して厚さ
４００ｍ５＋の鋳塊とし、これを片面当り１０ａ＋を面
削した後、第３表に示す条件で熱間圧延を行って厚さ１
０ＩＩＩＲの板゛とした後、冷間圧延により厚さ６．５
雌の板に仕上げた。

このようにして製造した高力アルミニウム合金板につい
て、焼き入れ状態での成形性をエリクセン値により評価
し、焼入れ状態及び最高強度まで人工時効した状ｆｆ１
（Ｔ６状態）の靭性をｕ、Ｐ、Ｅ、ｍにより評価した。

またＴ６状態における機械的性質を引張試験により評価
した。

これ等の結果を第４表に示す。尚、焼き入れ条件は５３
５℃、６０分間であり、人工時効条件は１９０℃、３６
時間である。

第２表、第３表及び第４表から明らかなように本発明法
Ｎα１〜１１により得られた高力アルミニウム合金板は
、従来法〜α２６〜３０により得られた高力アルミニウ
ム合金板、特に不純物であるＦｅ及びＳｉ含有量を規制
した従来法ＮＱ２９により得られた高力アルミニウム合
金板と比較し、はぼ同等の機械的性能を有し、かつ靭性
値（Ｕ、Ｐ、Ｅ、値）及び成形性（エリクセンｌ１ｌ）
において従来法による高力アルミニウム合金板より２０
％以上の向上が認められ、異方性も減少していることが
判る。

これに対し本発明で規定する合金組成より外れる比較法
船１１〜２５及び本発明で規定する合金組成の範囲内で
あっても製造条件が異なる比較法１１ａ１２〜１Ｇでは
何れも成形性及び異方性が改善されないことが判る。

（発明の効果） このように本発明によれば不純物を特に規制することな
く高力アルミニウム合金板の靭性を向上し、異方性を減
少させることができる顕著な効果を奏するものである。

手続補正書輸発） 昭和６０年１２月１２日 ６、補正の内容 （１）発明の詳細な説明において、第４頁第２０行及び
第７頁第１１行にそれぞれ「組成」とあるを「組織」と
訂正する。

（２）同第１０頁第２表及び第１１頁第３表をそれぞれ
別紙の通り訂正する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃｕ５．８〜６．３ｗｔ％、Ｍｎ０．２０〜０．
   ４０ｗｔ％、Ｖ０．０５〜０．１５ｗｔ％、Ｚｒ０．１
   ０〜０．２５ｗｔ％、Ｔｉ０．０２〜０．１０ｗｔ％、
   Ｓｉ０．２０ｗｔ％以下、Ｆｅ０．３０ｗｔ％以下、Ｍ
   ｇ０．０２ｗｔ％以下、残部Ａｌからなる合金鋳塊を４
   ５０〜５３５℃で均質化処理した後、鋳造方向と直角方
   向に熱間圧延し、しかる後鋳造方向と直角方向に冷間圧
   延することを特徴とする高力アルミニウム合金板の製造
   法。
2. （２）鋳塊を４５０〜５３５℃で１８〜６０時間均質化
   処理した後、熱間圧延する特許請求の範囲第１項記載の
   高力アルミニウム合金板の製造法。
3. （３）熱間圧延の途中で４５０〜５３５℃に再加熱し、
   均熱処理から熱間圧延終了までの間に４５０〜５３５℃
   に１８〜６０時間保持する特許請求の範囲第１項記載の
   高力アルミニウム合金板の製造法。