JPS6227541A - 耐熱耐摩耗性アルミニウム合金 - Google Patents
耐熱耐摩耗性アルミニウム合金Info
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- JPS6227541A JPS6227541A JP16796885A JP16796885A JPS6227541A JP S6227541 A JPS6227541 A JP S6227541A JP 16796885 A JP16796885 A JP 16796885A JP 16796885 A JP16796885 A JP 16796885A JP S6227541 A JPS6227541 A JP S6227541A
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Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は自動車、航空機等に使用する耐熱耐摩耗性アル
ミニウム合金に関する。
ミニウム合金に関する。
従来の技術及び発明が解決しようとする間居点耐熱耐摩
耗性合金として、Ａｌ−Ｓｉ系のＡＣ８Ａ。
耗性合金として、Ａｌ−Ｓｉ系のＡＣ８Ａ。
ＡＣ８Ｂ、 ＡＣ９Ａ等の合金が開発されているが、こ
れらの合金は耐熱性の面で十分満足のいくものでない。
れらの合金は耐熱性の面で十分満足のいくものでない。
最近ではさらに耐熱性を改善したＡ（２−９ｉ−Ｆｅ及
びＡｌ−Ｓｉ−Ｎｉ系合金が粉末冶金技術によって開発
されている。しかし、Ａｌ−８ｔ−Ｆｅ系合金は耐熱性
は高いが伸び、靭性が劣る。一方Ａｌ−Ｓｉ”Ｎｉ系合
金においては、伸び、靭性はＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系より優
れているが耐熱性の点で劣る。本発明はＡｌ−Ｓｉ−Ｆ
ｅ系合金及びＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系合金のＦｅ及びＮｉの
一部をＮｉ及びＦｅによって置き換えることにより、Ａ
ｌ２−Ｓｉ−Ｆｅ系合金の耐熱性を大きく１口なわずに
伸びを向上し、又ＡＵ−Ｓｔ−Ｎｉ系合金の伸びを大き
く損なうことなく耐熱性を向」ニジ、かつ靭性を改冴す
ることができることを思い出した。
びＡｌ−Ｓｉ−Ｎｉ系合金が粉末冶金技術によって開発
されている。しかし、Ａｌ−８ｔ−Ｆｅ系合金は耐熱性
は高いが伸び、靭性が劣る。一方Ａｌ−Ｓｉ”Ｎｉ系合
金においては、伸び、靭性はＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系より優
れているが耐熱性の点で劣る。本発明はＡｌ−Ｓｉ−Ｆ
ｅ系合金及びＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ系合金のＦｅ及びＮｉの
一部をＮｉ及びＦｅによって置き換えることにより、Ａ
ｌ２−Ｓｉ−Ｆｅ系合金の耐熱性を大きく１口なわずに
伸びを向上し、又ＡＵ−Ｓｔ−Ｎｉ系合金の伸びを大き
く損なうことなく耐熱性を向」ニジ、かつ靭性を改冴す
ることができることを思い出した。
近年、自動ｉｌＬ用工／ノ／および航空機等の材料は、
省エネルギー 高性能化の必要から小型軽ｉｌｌ化、高
出力化が図られ、それに伴ってピストン等に使用される
材料は、従来よりも高荷重・高温度の厳しい条件での使
用に４えることが要求されている。又、耐熱耐摩耗性を
必要とする。
省エネルギー 高性能化の必要から小型軽ｉｌｌ化、高
出力化が図られ、それに伴ってピストン等に使用される
材料は、従来よりも高荷重・高温度の厳しい条件での使
用に４えることが要求されている。又、耐熱耐摩耗性を
必要とする。
自動ｉ１［用ピストンを例にとれば、従来のピストン用
、、へＱ合金は、ＡＣ８ＢといったＡｌ−Ｓｉ系の９Ｊ
ｊ造材が用いられている。しかし鋳造法では、さらに−
１摩耗性、耐熱性を改善する為に多量のＳｆやＦｅ、Ｎ
ｉ等を添加すると、元素の偏析や初晶の粗大化等により
強度、伸び、靭性等の特性が著しく低下し、要求特性を
十分に満たすことができない。
、、へＱ合金は、ＡＣ８ＢといったＡｌ−Ｓｉ系の９Ｊ
ｊ造材が用いられている。しかし鋳造法では、さらに−
１摩耗性、耐熱性を改善する為に多量のＳｆやＦｅ、Ｎ
ｉ等を添加すると、元素の偏析や初晶の粗大化等により
強度、伸び、靭性等の特性が著しく低下し、要求特性を
十分に満たすことができない。
従って近年、急冷詩Ｓｉ含有アルミニウム合金粉を出発
原ｆ４として用い熱間押出法等によって無気孔の均一微
細結晶粒の耐熱耐摩耗アルミニウム合金ｔ４料の開発が
開始されている。このようにして作られた合金は、急冷
没固の効果による固溶限の拡大によって多量のＳｉやＦ
ｅ及びＮ１等の元素を固溶しており、鋳造材にみられる
ような粗大な析出物、偏析物はほとんど生しない。
原ｆ４として用い熱間押出法等によって無気孔の均一微
細結晶粒の耐熱耐摩耗アルミニウム合金ｔ４料の開発が
開始されている。このようにして作られた合金は、急冷
没固の効果による固溶限の拡大によって多量のＳｉやＦ
ｅ及びＮ１等の元素を固溶しており、鋳造材にみられる
ような粗大な析出物、偏析物はほとんど生しない。
しかしながら、急冷粉末を用いる場合には、緻密化のた
めの成形時の加熱による粒成長等の問題もあり、おのず
と製造方法に限界がある。例えば、急冷粉末冶金法によ
って製造した耐熱耐摩合金で主として２０〜３０重量％
のＳｉと２〜１０重量％のＦｅ、Ｎｉ等の遷移元素を含
む高合金化アルミニウム合金は、急冷凝固粉末を熱間押
出することにより製造するが、こうして得られたアルミ
ニウム合金は耐熱耐摩耗性は改善されるが、伸び、靭性
が著しく低下する。
めの成形時の加熱による粒成長等の問題もあり、おのず
と製造方法に限界がある。例えば、急冷粉末冶金法によ
って製造した耐熱耐摩合金で主として２０〜３０重量％
のＳｉと２〜１０重量％のＦｅ、Ｎｉ等の遷移元素を含
む高合金化アルミニウム合金は、急冷凝固粉末を熱間押
出することにより製造するが、こうして得られたアルミ
ニウム合金は耐熱耐摩耗性は改善されるが、伸び、靭性
が著しく低下する。
この原因は熱間押出中に生じる初晶析出物や、金属間化
合物である。この低い伸び靭性のため、急冷粉末冶金法
によって製造した高合金化アルミニウム合金の用途は限
られてしまう。
合物である。この低い伸び靭性のため、急冷粉末冶金法
によって製造した高合金化アルミニウム合金の用途は限
られてしまう。
問題点を解決するための手段
本発明はＡ Ｑ ＋ Ｓ ｒ及びＦｅ、Ｎｉの遷移元素
からなる、高合金化アルミニウム合金の靭性及び伸びを
改善するためになされたものであり、合金中に含まれる
Ｆｅ、Ｎｉの遷移元素を適度の割合で含有せしめること
により、従来のＡｌ−Ｓｉ−ＦｅまたはＡｌ−Ｓｉ−Ｎ
ｉ合合金等色して３元素よりなる高合金化アルミニウム
合金の耐熱耐摩耗性又は伸びを大きく低下させることな
く靭性を向上させることを目的とするものである。
からなる、高合金化アルミニウム合金の靭性及び伸びを
改善するためになされたものであり、合金中に含まれる
Ｆｅ、Ｎｉの遷移元素を適度の割合で含有せしめること
により、従来のＡｌ−Ｓｉ−ＦｅまたはＡｌ−Ｓｉ−Ｎ
ｉ合合金等色して３元素よりなる高合金化アルミニウム
合金の耐熱耐摩耗性又は伸びを大きく低下させることな
く靭性を向上させることを目的とするものである。
本発明のアルミニウム合金の主要添加元素として；ま５
１摩１℃性の改迎に効果的であるＳｉと５１執性の改善
に有効であるＦｅ及びＮｉである。Ａｌ中にＳｉを多量
に添加すると凝固時に初晶Ｓｉ粒子として析出し、合金
の耐摩耗性が向上する。初晶Ｓｉ粒子の大きさ及び量は
、合金の凝固速度、Ｓｉ添加量に大きく依存し、凝固速
度が速いとＳｉ初晶粒子は小さくなるがＳｉｆｆｉが多
くなるに従い粗大となる。この限界として、４０％とす
る。Ｓｉｆｆｉがこれ以上になると初晶Ｓｉ粒子がｔｎ
大となりこの為合金強度が？ｌ＜低下する。又５％以下
となると耐１＃ｌ！耗性の改善効果が非常に小さく、ｉ
ｔ摩耗性材ｆ４として利用し難い。
１摩１℃性の改迎に効果的であるＳｉと５１執性の改善
に有効であるＦｅ及びＮｉである。Ａｌ中にＳｉを多量
に添加すると凝固時に初晶Ｓｉ粒子として析出し、合金
の耐摩耗性が向上する。初晶Ｓｉ粒子の大きさ及び量は
、合金の凝固速度、Ｓｉ添加量に大きく依存し、凝固速
度が速いとＳｉ初晶粒子は小さくなるがＳｉｆｆｉが多
くなるに従い粗大となる。この限界として、４０％とす
る。Ｓｉｆｆｉがこれ以上になると初晶Ｓｉ粒子がｔｎ
大となりこの為合金強度が？ｌ＜低下する。又５％以下
となると耐１＃ｌ！耗性の改善効果が非常に小さく、ｉ
ｔ摩耗性材ｆ４として利用し難い。
Ｆｅ及びＮｉはアルミ合金の耐熱性を改善するがその効
果はＦｅの方が大きい。しかし、ＮＩに比べ伸び及び靭
性は低い。このＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ及びＡｌ−Ｓｉ−Ｎｉ
合金のＦｅ及びＮｉの一部をＮｉ及びＦｅにより置き換
えることにより元の合金に比べ良好な特性を仔する合金
が得られる。すなわち、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｎｉ合金は
Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ合金に比べ耐熱性はやや低下するもの
の伸びが改善され、Ａｌ−Ｓｉ −Ｎｉ合金に比べては
伸びがやや低下するものの耐熱性が向」ニする。特に注
目すべきは靭性に関してＡｌ−９ｉ−Ｆｅ＋ Ａｌ−Ｓ
ｉ−Ｎｉのどちらよりも高くなることである。この理由
は次のように考えられる。
果はＦｅの方が大きい。しかし、ＮＩに比べ伸び及び靭
性は低い。このＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ及びＡｌ−Ｓｉ−Ｎｉ
合金のＦｅ及びＮｉの一部をＮｉ及びＦｅにより置き換
えることにより元の合金に比べ良好な特性を仔する合金
が得られる。すなわち、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｎｉ合金は
Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ合金に比べ耐熱性はやや低下するもの
の伸びが改善され、Ａｌ−Ｓｉ −Ｎｉ合金に比べては
伸びがやや低下するものの耐熱性が向」ニする。特に注
目すべきは靭性に関してＡｌ−９ｉ−Ｆｅ＋ Ａｌ−Ｓ
ｉ−Ｎｉのどちらよりも高くなることである。この理由
は次のように考えられる。
Ｆｅ、ＮｉともにＡｌへの固溶限は０．０４重１）％と
非常に小さいが急冷凝固することにより固溶限は拡大さ
れ最高固溶範囲はＦｅで４〜１２重ｎ％、ＮＩで３〜１
５重葺％と報告されている。Ａｌ中に添加されたＦｅま
たはＮｉのうち急冷により拡大された固溶限を越える過
飽和分は化合物等の析出物として析出し、これは合金の
靭性を著しく低下する。しかし、Ｆｅの一部をＮｉで、
またＮｉの一部をＦｅで置き換えてやることにより各元
素の過飽和度を小さくすることができ析出物は微細で均
一なものとなる。この為靭性は大きく改善されると考え
られる。ここではＦ ｅ ＋ Ｎ ｉのみについて示し
ているが、他の元素との組み合わせについても同様の考
え方が適用できるため元素置き換えによる靭性の敗訴効
果が期待できる。このＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｎｉ合金が、
ＡＬ−Ｓｉ−Ｎｉ合金七はぼ同じ靭性値を示すＦｅ ：
Ｎｉ比の範囲が１゛４〜４：Ｉである。最も好ましくは
Ｆｅ ：Ｎｉがビ１であるｏ Ｆ ｅ ＋ Ｎ ｉの量
が１２％以１：。
非常に小さいが急冷凝固することにより固溶限は拡大さ
れ最高固溶範囲はＦｅで４〜１２重ｎ％、ＮＩで３〜１
５重葺％と報告されている。Ａｌ中に添加されたＦｅま
たはＮｉのうち急冷により拡大された固溶限を越える過
飽和分は化合物等の析出物として析出し、これは合金の
靭性を著しく低下する。しかし、Ｆｅの一部をＮｉで、
またＮｉの一部をＦｅで置き換えてやることにより各元
素の過飽和度を小さくすることができ析出物は微細で均
一なものとなる。この為靭性は大きく改善されると考え
られる。ここではＦ ｅ ＋ Ｎ ｉのみについて示し
ているが、他の元素との組み合わせについても同様の考
え方が適用できるため元素置き換えによる靭性の敗訴効
果が期待できる。このＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｎｉ合金が、
ＡＬ−Ｓｉ−Ｎｉ合金七はぼ同じ靭性値を示すＦｅ ：
Ｎｉ比の範囲が１゛４〜４：Ｉである。最も好ましくは
Ｆｅ ：Ｎｉがビ１であるｏ Ｆ ｅ ＋ Ｎ ｉの量
が１２％以１：。
になると靭性、伸びともに著しく小さくなるためＦｅ＋
Ｎｉの量は１２％以下とする。またＦｅ＋Ｎｉ ｍが２
％以下となると耐熱性の改善効果がほとんどなくなる！
５ Ｆｅ＋Ｎｉ ｍは２′３Ａ以」二とする。
Ｎｉの量は１２％以下とする。またＦｅ＋Ｎｉ ｍが２
％以下となると耐熱性の改善効果がほとんどなくなる！
５ Ｆｅ＋Ｎｉ ｍは２′３Ａ以」二とする。
」ユ記のようにＳ ＋ ＋ Ｆ ｅｌ Ｎ ＋を多量に
含むＡＲ金合金従来からの溶解、鋳造法により製造する
場合。
含むＡＲ金合金従来からの溶解、鋳造法により製造する
場合。
凝固速度が近い（１°Ｃ／ｓｅｃ以下）為、Ｓｉ初晶や
金属間化合物が粗大化し、材料強度は著しく低下する。
金属間化合物が粗大化し、材料強度は著しく低下する。
粗大な析出物を押える方法としては急冷凝固法やホット
トップ法があるが、ホントトップ法では元素ｌぺ加量の
限界が低い。急冷法においては、１００’ｃ／ｓｅｅ以
１の凝固ｉｎ ｌ’Ｊ：でａ、冷すると木特許請求のｑ
７開に示す元７？；添加ＩＩ七の範囲においては析出物
の大きさは最大５０９ｍ程度となり、大きく材料特性を
低ドさせる原因とはならない。このような凝固速度を得
るにはアトマイズ法等により合金を溶昌伏１ｍから粉末
にすることにより容易に達成できる。粉末の成形性また
は凝固速度の点がら考えて、使＋ｎに適する粉末の粒度
は４ｏメツツユ以下が６−４−も。これらの高合金粉末
は粉末粒子自体の硬ｊ隻が高い７５ 、合金とするには
熱間押出のような強い塑性加工を１−メえることが２認
である。
トップ法があるが、ホントトップ法では元素ｌぺ加量の
限界が低い。急冷法においては、１００’ｃ／ｓｅｅ以
１の凝固ｉｎ ｌ’Ｊ：でａ、冷すると木特許請求のｑ
７開に示す元７？；添加ＩＩ七の範囲においては析出物
の大きさは最大５０９ｍ程度となり、大きく材料特性を
低ドさせる原因とはならない。このような凝固速度を得
るにはアトマイズ法等により合金を溶昌伏１ｍから粉末
にすることにより容易に達成できる。粉末の成形性また
は凝固速度の点がら考えて、使＋ｎに適する粉末の粒度
は４ｏメツツユ以下が６−４−も。これらの高合金粉末
は粉末粒子自体の硬ｊ隻が高い７５ 、合金とするには
熱間押出のような強い塑性加工を１−メえることが２認
である。
実施例
３９．０！ｙｏ以」−の純度をもつアルミニウム合金に
Ｓｌ＋Ｆｅ＋及びＮｉを第１表に示す組成となるように
調整したＡｌ −９１−Ｆｅ−Ｎｉ系合金粉末をエアー
ア）・マイズ法により製造し、これらの粉末を４５０゛
ＣのｌＨ度にて熱間押出を行うことによって合金とした
。これらの材料τν性について第１表に示す。
Ｓｌ＋Ｆｅ＋及びＮｉを第１表に示す組成となるように
調整したＡｌ −９１−Ｆｅ−Ｎｉ系合金粉末をエアー
ア）・マイズ法により製造し、これらの粉末を４５０゛
ＣのｌＨ度にて熱間押出を行うことによって合金とした
。これらの材料τν性について第１表に示す。
比較のため同し方法により製造したＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ。
及びＡＮ −３１−Ｎｉ系合金についても調査した。表
よりわかるようにＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｎｉ系合金は、Ａ
ｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系合金に比べ衝撃値、伸びがすぐれてい
る。またＡ１２−Ｓｉ−Ｎｉ系合金に比べ強度、靭性が
改善されている。
よりわかるようにＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｎｉ系合金は、Ａ
ｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系合金に比べ衝撃値、伸びがすぐれてい
る。またＡ１２−Ｓｉ−Ｎｉ系合金に比べ強度、靭性が
改善されている。
第１表
発明の効果
−１−述の如く本発明のアルミニウム合金は、従来のＡ
Ｃ！−Ｓｉ−Ｆｅ系合金の靭性と伸びを又Ａｌ−Ｓｉ−
Ｎｉ系合金の靭性と強度を改善したものであり、従来靭
性を必ブとする耐熱、〜１）７比部品である自Ｆ）＋
ｉｆｆ Ｊのエンジン部品、コンロノド、ピストンまた
はコンプレッサ一部品のベーン等に使用が可能となろう ０ ′４，１７
Ｃ！−Ｓｉ−Ｆｅ系合金の靭性と伸びを又Ａｌ−Ｓｉ−
Ｎｉ系合金の靭性と強度を改善したものであり、従来靭
性を必ブとする耐熱、〜１）７比部品である自Ｆ）＋
ｉｆｆ Ｊのエンジン部品、コンロノド、ピストンまた
はコンプレッサ一部品のベーン等に使用が可能となろう ０ ′４，１７
Claims (3)
- （１）Ｓｉ，Ｆｅ及びＮｉを含むアルミニウム合金にお
いてＳｉ元素が５０重量％から４０重量％であり、かつ
Ｆｅ及びＳｉ元素が（Ｆｅ＋Ｎｉ）で２〜１２重量％同
時にＦｅ：Ｎｉの比が１：４から４：１の割合であり、
かつまた残部が実質的にアルミニウムよりなることを特
徴とするＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｎｉ系耐熱耐摩耗性アルミ
ニウム合金。 - （２）１００℃／ｓｅｃ以上の凝固速度で凝固させて得
たかまたは金属間化合物及び析出物の大きさが５０μｍ
以下であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
記載のＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｎｉ系耐熱耐摩耗性アルミニ
ウム合金。 - （３）４０メッシュ以下の粒度のアトマイズ粉末か、ま
たは初晶析出物の粒径が５０μｍ以下である粉末を熱間
塑性加工により成形して得られた特許請求の範囲第（１
）項記載のＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｎｉ系耐熱耐摩耗性アル
ミニウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60167968A JPH0651896B2 (ja) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | 耐熱耐摩耗性アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60167968A JPH0651896B2 (ja) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | 耐熱耐摩耗性アルミニウム合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6227541A true JPS6227541A (ja) | 1987-02-05 |
| JPH0651896B2 JPH0651896B2 (ja) | 1994-07-06 |
Family
ID=15859370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60167968A Expired - Lifetime JPH0651896B2 (ja) | 1985-07-29 | 1985-07-29 | 耐熱耐摩耗性アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0651896B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5913041A (ja) * | 1982-07-12 | 1984-01-23 | Showa Denko Kk | 耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金粉末成形体およびその製造方法 |
| JPS61210148A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-09-18 | ペシネ | 主にＮｉ及び／又はＦｅ及びＳｉを含有するＡｌベースモルフアス合金及びその製造方法 |
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1985
- 1985-07-29 JP JP60167968A patent/JPH0651896B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5913041A (ja) * | 1982-07-12 | 1984-01-23 | Showa Denko Kk | 耐熱耐摩耗性高力アルミニウム合金粉末成形体およびその製造方法 |
| JPS61210148A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-09-18 | ペシネ | 主にＮｉ及び／又はＦｅ及びＳｉを含有するＡｌベースモルフアス合金及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0651896B2 (ja) | 1994-07-06 |
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