JPS62225B2 - - Google Patents

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JPS62225B2
JPS62225B2 JP9417784A JP9417784A JPS62225B2 JP S62225 B2 JPS62225 B2 JP S62225B2 JP 9417784 A JP9417784 A JP 9417784A JP 9417784 A JP9417784 A JP 9417784A JP S62225 B2 JPS62225 B2 JP S62225B2
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JP
Japan
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temperature
heating
cold working
superplastic
aluminum alloy
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JP9417784A
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JPS60238461A (ja
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Mitsuo Hino
Takehiko Eto
Takashi Watanabe
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は超塑性アルミニウム合金の製造方法に
関し、さらに詳しくは、Al―Mg系の超塑性アル
ミニウム合金の製造方法に関する。 本発明に係る超塑性アルミニウム合金の製造方
法において、超塑性とは、ある外的条件の下で材
料がくびれ(necking)なしに数百%〜千%とい
うような巨大な伸びを生じる現象をいうのであ
り、そして、恒温変態を利用した変態超塑性と微
細結晶粒材料で見られる微細粒超塑性(構造超塑
性)とに大別される。因に、本発明は微細結晶粒
超塑性アルミニウム合金の製造方法である。 〔従来技術〕 一般に、微細結晶粒超塑性を起させるために
は、その材料の結晶粒径を微細に制御することが
必須である。 また、一般にAl―Mg系アルミニウム合金は、
鋳造後鋳塊を400〜550℃の温度で均質化熱処理を
行ない、次いで、300〜550℃の温度で熱間加工お
よび冷間加工を行なつて、所望の材料を製造する
のであるが、このような通常の工程では結晶粒は
30〜100μmと大きくなつてしまい、高温におい
て変形してもアルミニウム合金には目的とする超
塑性(伸び)を付与することはできない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は上記に説明したように、いままでは、
Al―Mg系のアルミニウム合金では困難であつた
微細結晶組織を得ることができる超塑性アルミニ
ウム合金の製造方法を提供するものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明に係る超塑性アルミニウム合金の製造方
法は、 (1) Mg2〜7wt% を含有し、さらに、 Mn0.05〜1.5wt%、Cr0.05〜0.5wt%、 Zr0.05〜0.5wt%、V0.05〜0.5wt%、 Ti0.15wt%以下 の中から選んだ1種または2種以上 を含有し、残部Alおよび不純物Al―Mg系合金
鋳塊を、400〜550℃の温度で均質化熱処理を行
ない、次いで、300〜550℃の温度で熱間加工を
行なつた後、第1回の加熱保持を450〜550℃の
温度で0.5〜10Hr行ない、次に、第2回の加熱
温度まで冷却し、350〜450℃の温度で0.5〜
50Hrの第2回の加熱保持を行ない、30℃/Hr
以上の冷却速度で冷却した後、少なくとも30%
以上の冷間加工を行なうことを特徴とする超塑
性アルミニウム合金の製造方法を第1の発明と
し、 (2) Mg2〜7wt% を含有し、さらに、 Mn0.05〜1.5wt%、Cr0.05〜0.5wt%、 Zr0.05〜0.5wt%、V0.05〜0.5wt%、 Ti0.15wt%以下 の中から選んだ1種または2種以上 を含有し、残部Alおよび不純物からなるAl―
Mg系合金鋳塊を、400〜550の温度で均質化熱
処理を行ない、次いで、300〜550℃の温度で熱
間加工を行なつた後、第1回の加熱保持を450
〜550℃の温度で0.5〜10Hr行ない、次に第2
回の加熱温度まで冷却し、350〜450℃の温度で
0.5〜50Hrの第2回の加熱保持を行ない、30
℃/Hr以上の冷却速度で冷却した後、20〜60
%の冷間加工を行ない、続いて、300℃以下の
低温軟化焼鈍と冷間加工を1回以上行なうこと
を特徴とする超塑性アルミニウム合金の製造方
法を第2の発明とし、 (3) Mg2〜7wt% を含有し、さらに、 Mn0.05〜1.5wt%、Cr0.05〜0.5wt%、 Zr0.05〜0.5wt%、V0.05〜0.5wt%、 Ti0.15wt%以下 の中から選んだ1種または2種以上 を含有し、残部Alおよび不純物からなるAl―
Mg系合金鋳塊を、400〜550℃の温度で均質化
熱処理を行ない、次いで、300〜550℃の温度で
熱間加工を行なつた後、第1回の加熱保持を
450〜550℃の温度で0.5〜10Hr行ない、次に、
第2回の加熱温度まで冷却し、350〜450℃の温
度で0.5〜50Hrの第2回の加熱保持を行ない、
30℃/Hr以上の冷却速度で冷却した後、少な
くとも30%以上の冷間加工を行なうか、或い
は、20〜60%の冷間加工を行ない、続いて、
300℃以下の低温軟化焼鈍と冷間加工を1回以
上行ない、さらに、100℃/Hr以上の加熱速度
で350〜550℃の温度に加熱軟化処理することを
特徴とする超塑性アルミニウム合金の製造方法
を第3の発明とする3つの発明よりなるもので
ある。 本発明に係る超塑性アルミニウム合金の製造方
法について以下詳細に説明する。 先ず、本発明に係る超塑性アルミニウム合金の
製造方法において使用するアルミニウム合金の含
有成分および成分割合について説明する。 Mgは2wt%未満では充分な強度が得られず、
また、7wt%を越えて含有される熱間加工性が著
しく低下する。よつて、Mg含有量は2〜7wt%
とする。 Mn、Cr、Zr、Vは含有量が0.05wt%未満では
後述するように微細な結晶粒が得られず、また、
Mn1.5wt%、Cr、Zr、V0.5wt%およびTi0.15wt
%を越えて含有されると鋳造時に充分な固溶が得
られず、巨大化合物の発生を招き充分な伸びが得
られない。よつて、Mn含有量は0.05〜1.5wt%、
Cr含有量は0.05〜0.5wt%、Zr0.05〜0.5wt%、
V0.05〜0.5wt%、Ti含有量は0.15wt%以下す
る。 なお、不純物として含有されるFeおよびSiは
その含有量が0.25wt%を越えると不溶出の晶出物
が生成し、伸びの低下が著しくなるので、Feお
よびSiの含有量は極力抑制する必要がある。 次に、本発明に係る超塑性アルミニウム合金の
製造方法における熱処理法について説明する。 上記に説明した含有成分および成分割合のアル
ミニウム合金を鋳造して得られた鋳塊を、内部に
不均質に分布している主要元素の均質化および熱
間加工性を向上させるため、400〜550℃の温度に
おいて充分な時間均質化熱処理を行ない、続い
て、300〜550℃の温度で熱間加工を行なつて所定
の板厚まで加工し、粗い鋳造組織は熱間フアイバ
ー組織となると同時に組織内にMg等の析出物お
よびMn、Cr、Zr、V、Ti等の遷移元素の一部が
部分析出する。さらに、熱間加工後、30%以上の
冷間加工を行なうとより微細な結晶粒が得られ超
塑性伸びも大きくなる。 この熱間加工された材料は450〜550℃の温度で
0.5〜10Hrの第1回の加熱保持を行ない、続いて
第2回の加熱保持温度まで冷却し、350〜450℃の
温度で0.5〜50Hrの第2回の加熱保持を行ない、
30℃/Hr以上の冷却速度で冷却する。この加熱
保持の温度が高い程時間は短時間で良い。 2回の加熱保持において、第1回の加熱保持に
より析出している溶質元素はその大部分が固溶さ
れ、続く2回の加熱保持により遷移元素Mn、
Cr、Zr等とAlとの金属間化合物MnAl6
Cr2Al3Al18、ZrAl3等が析出し、次の冷間加工後
の超塑性温度域での加熱によつて材料中に生成さ
れる微細粒組織が保持されて超塑性が得られる。 また、この2回の加熱保持は加熱保持を1回で
行なつた場合に比較して、遷移元素の析出形態が
微細なことおよび若干のMg等とAlとの高温時効
折出物が形成されるために、加熱保持後の冷却速
度も30℃/Hr以上と遅くなつても良く、製造が
より容易となり、かつ、冷間加工中に生成される
転位の密度がより高くなり、さらに微細な結晶粒
が生成され超塑性伸びの大きいものが得られる。
この加熱保持により熱間フアイバー組織を形成し
ていた転位の下部組織は回復、再結晶により歪エ
ネルギーが低減され、続く冷間加工で転位が導入
され易くなる。 この加熱保持後の冷却速度は30℃/Hr未満に
なると超塑性伸びが得られにくくなる。 冷却後、少なくとも30%以上の冷間加工を行な
うのであるが、30%未満の加工率では充分微細な
結晶粒が得られない。 また、20〜60%の冷間加工とこれに続く300℃
以下の低温軟化焼鈍とを1回以上行なうこともで
き、この低温焼純を導入することにより結晶粒は
さらに微細化される。 このように冷間加工された材料には、高い歪エ
ネルギーを持つ転位の下部組織が高密度に形成さ
れる。この材料を通常0.5Tm{Tmは材料の融点
(絶対温度)}以上の超塑性温度域(アルミニウム
合金では400℃以上)に加熱すると高密度の転位
組織を起点として新しい結晶粒が形成され、従つ
て、転位組織が高密度程、微細粒組織が得られ超
塑性伸びが大きくなる。そして、一度再結晶が完
了すると、結晶粒界のエネルギーを減少するため
に転位が移動して結晶粒は粗大化する傾向があ
り、この粗大化した結晶粒が超塑性変形を阻害す
ることになる。 よつて、本発明に係る超塑性アルミニウム合金
の製造方法においては、熱間圧延後の加熱保持中
に形成されたMnAl6、Cr2Mg3Al16、ZrAl3等の析
出物の寸法と分布とを制御することにより転位の
移動を阻止し、微細粒組織を保持するものであ
る。即ち、析出物の寸法が小さ過ぎたり、粒子間
隔が大き過ぎると転位移動阻止効果が得られな
い。 また、本発明に係る超塑性アルミニウム合金の
製造方法においては、冷間加工のままの材料を超
塑性加工してもよいが、100℃/Hr以上の加熱速
度で加熱し、350〜550℃の温度で加熱軟化処理を
行なつてから超塑性加工を行なうこともできる。 本発明に係る超塑性アルミニウム合金の製造方
法において製造された微細結晶粒超塑性材料は適
切な温度(通常400℃以上)において、くびれ
(局所伸び)が発生することなく500%以上の超塑
性伸びが得られる。 〔実施例〕 本発明に係る超塑性アルミニウム合金の製造方
法の実施例を説明する。 実施例 1 Mg2.5wt%、Cr0.15wt%、Zr0.15wt%、
Ti0.02wt%、残部Al(合金1)、Mg5.6wt%、
Cr0.1wt%、Mn0.1wt%、Ti0.02wt%、残部Al
(合金2)およびMg4.5wt%、Zr0.2wt%、
Mn0.1wt%、V0.05wt%、Ti0.02wt%、残部Al
(合金3)の厚さ400mm鋳塊を通常のDC鋳造法で
鋳造し後、510℃の温度で12Hrの均質化熱処理
後、450〜300℃の温度における熱間圧延により、
40mmの板に圧延し、540℃で3Hrおよび420℃で10
時間の加熱保持を行ない、約100℃/Hrの冷却速
度で冷却し、冷間圧延で厚さ1.5mmの板(冷間加
工率63%)を製造し、550℃で歪速度2×10-4
secにて変形した。 第1表に示したように、超塑性伸びについて本
発明に係る超塑性アルミニウム合金の製造方法と
比較例の従来法とでは、本発明の方が2倍以上と
なつている。
【表】 実施例 2 通常のDC鋳造法で鋳造した実施例1の合金3
(厚さ400mm)を、510℃の温度で12Hrの均質化熱
処理後、450〜300℃の熱間圧延により厚さ7.5mm
の板に加工し、540℃の温度で3Hrおよび420℃の
温度で10Hrの加熱保持を行ない、約100℃/Hrの
冷却速度で冷却し、第2表に示す冷間圧延および
低温軟化焼鈍により厚さ1.5mmの材料を作製し、
550℃に加熱後、歪速度2×10-4/secで変形し
た。本発明に係る超塑性アルミニウム合金の製造
方法により製造された材料は超塑性伸びが、低温
軟化焼鈍を行なわないものに比して格段に優れて
いることがわかる。
【表】 実施例 3 通常のDC鋳造法により鋳造した実施例1の合
金3(厚さ400mm)を510℃の温度で12Hrの均質
化処理後、450〜300℃の温度で加熱圧延を行なつ
て厚さ4.0mmの板に加工し、540℃で3Hrおよび
450℃の温度で10Hrの加熱保持を行なつた後、約
100℃/Hrの冷却速度で冷却後、冷間圧延で1.5
mm厚(冷間加工率63%)の板に加工し、第3表に
示す加熱速度で530℃の温度で加熱軟化処理を行
ない、550℃の温度で歪速度2×10-4/secで変形
をした。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に係る超塑性アル
ミニウム合金の製造方法は上記の構成を有してい
るものであるから、適切な温度においてくびれ
(necking)の局所伸び等がない。優れた超塑性
伸びを有する材料が得られるという効果がある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Mg2〜7wt% を含有し、さらに、 Mn0.05〜1.5wt%、Cr0.05〜0.5wt%、 Zr0.05〜0.5wt%、V0.05〜0.5wt%、 Ti0.15wt%以下 の中から選んだ1種または2種以上 を含有し、残部Alおよび不純物からなるAl―Mg
    系合金鋳塊を、400〜550℃の温度で均質化熱処理
    を行ない、次いで、300〜550℃の温度で熱間加工
    を行なつた後、第1回の加熱保持を450〜550℃の
    温度で0.5〜10Hr行ない、次に、第2回の加熱温
    度まで冷却し、350〜450℃の温度で0.5〜50Hrの
    第2回の加熱保持を行ない、30℃/Hr以上の冷
    却速度で冷却した後、少なくとも30%以上の冷間
    加工を行なうことを特徴とする超塑性アルミニウ
    ム合金の製造方法。 2 Mg2〜7wt% を含有し、さらに、 Mn0.05〜1.5wt%、Cr0.05〜0.5wt%、 Zr0.05〜0.5wt%、V0.05〜0.5wt%、 Ti0.15wt%以下 の中から選んだ1種または2種以上 を含有し、残部Alおよび不純物からなるAl―Mg
    系合金鋳塊を、400〜550℃の温度で均質化熱処理
    を行ない、次いで、300〜550℃の温度で熱間加工
    を行なつた後、第1回の加熱保持を450〜550℃の
    温度で0.5〜10Hr行ない、次に、第2回の加熱温
    度まで冷却し、350〜450℃の温度で0.5〜50Hrの
    第2回の加熱保持を行ない、30℃/Hr以上の冷
    却速度で冷却した後、20〜60%の冷間加工を行な
    い、続いて、300℃以下の低温軟化焼鈍と冷間加
    工を1回以上行なうことを特徴とする超塑性アル
    ミニウム合金の製造方法。 3 Mg2〜7wt% を含有し、さらに、 Mn0.05〜1.5wt%、Cr0.05〜0.5wt%、 Zr0.05〜0.5wt%、V0.05〜0.5wt%、 Ti0.15wt%以下 の中から選んだ1種または2種以上 を含有し、残部Alおよび不純物からなるAl―Mg
    系合金鋳塊を、400〜550℃の温度で均質化熱処理
    を行ない、次いで、300〜550℃の温度で熱間加工
    を行なつた後、第1回の加熱保持を450〜550℃の
    温度で0.5〜10Hr行ない、次に、第2回の加熱温
    度まで冷却し、350〜450℃の温度で0.5〜50Hrの
    第2回の加熱保持を行ない、30℃/Hr以上の冷
    却速度で冷却した後、少なくとも30%以上の冷間
    加工を行なうか、或いは、20〜60%の冷間加工を
    行ない、続いて、300℃以下の低温軟化焼鈍と冷
    間加工を1回以上行ない、さらに、100℃/Hr以
    上の加熱速度で350〜550℃の温度に加熱軟化処理
    することを特徴とする超塑性アルミニウム合金の
    製造方法。
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JP2640993B2 (ja) * 1990-06-11 1997-08-13 スカイアルミニウム株式会社 超塑性成形用アルミニウム合金圧延板
WO2007080938A1 (ja) 2006-01-12 2007-07-19 Furukawa-Sky Aluminum Corp. 高温高速成形用アルミニウム合金材及びその製造方法、並びにアルミニウム合金成形品の製造方法
CN115896652B (zh) * 2022-12-01 2024-05-03 中南大学 一种高应变速率超塑性铝锂合金细晶板材的制备方法

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