JPS624851A

JPS624851A - 合金成分の過飽和な融解物から迅速な冷却に適したアルミニウム合金

Info

Publication number: JPS624851A
Application number: JP61146751A
Authority: JP
Inventors: マルコム　ジェームズ　クーパー
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1985-06-26
Filing date: 1986-06-23
Publication date: 1987-01-10
Also published as: DE3665077D1; NO862577L; CA1282267C; US4726843A; EP0207268A1; EP0207268B1; NO862577D0

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】本発明は特許請求の範囲第（１）項の上位概念の種類に
従って合金成分の過飽和な融解物から迅速な冷却に適し
たアルミニウム合金に由来するものである。

粉末冶金法から知られていることはアルミニウム合金か
らなる加圧され焼結された、または熱加圧された物体の
性質は使用された粉末の性質によって大きく決定される
ことである。化学組成と共に粒の大きさ及び微細構造は
本質的な役割を演じる。最後の二つは今やまた冷却速度
に本質的に依存する。これはできるだけ高くすべきであ
ろう。

アルミニウム合金からなる物体の高い熱剛性を達成する
ためには既に種々な方法と原料組成とが提唱されている
（ＵＳ−Ａ−４３７９７）９、ＵＳ−Ａ−４３８９２５
８、Ｅ　Ｐ−Ａ　−００００２８７参照）、高い冷却速
度によって凝離は避けられ、合金元素に対する溶解限界
は高まり、適正な熱処理又は熱力学的処理によってかな
り高い剛性値をもった微細な析出物を達成することが出
来る。それに加えて慣用の冷却条件下では生じさせられ
ない有利な準安定相の形成の可能性がある。高い冷却速
度によって達成される更に有利な性質は合金の高まった
耐腐食性とより良い強じん性である。

上記の刊行物に引用されたアルミニウム合金は圧倒的に
比較的高い鉄含量をもったタイプに属している。これら
は、融解物から迅速に冷却した後に粉末、細片、バンド
として存在する第一次の凝固状態において非常に高い剛
性をもち、引続き行われる圧縮物体への圧縮の際に困難
さを惹起する。

高い圧力又は高い温度の何れかが必要とされ、このこと
は一方において金のか−ることであり、他方において最
終生産物に最適な微細構造を達成しない危険性を含んで
いる（　Ｊ　、　Ｄｕｓｚｃｕｚｙｋ　ａｎｄＰ、　Ｊ
ｏｎｇｅｎｂａｒｇｅｒ、　ＴＭＳ−Ａ　Ｉ　ＭＥ　　
Ｍｅｅｔｉｎｇ　。

Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ、　２４−２８　　Ｇｅｂ、１９８５
　；Ｒ，Ｊ。

Ｗａｎｈｉｌｌ　、　ＰＭ　　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　Ｍ
ａｔｅｒｉａｌｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、　Ｂｅｒｎｅ
　＋　Ｎｏｖ、　１９８４　；　Ｇ、　　Ｊ　。

旧１ｄｅｍａｎ、　Ｄ、　Ｊ、　Ｌｅｇｅ　　Ａ、　Ｋ
、　Ｖａｓｕｄｅｖａｎ＋旧ｇｈ　　Ｓｔｒｅｎｇｈｔ
　　ＰＭ　　Ａｌｕｎ＋ｉｎｉｕｍ　Ａ１）ｏｙｓ＋　
ｅｄｓ。

ｋｏｃｚａｋ　　ａｎｄ　Ｈｉｌｄｅ＋ｗａｎ；　１９
８２．　ｐ、　２４９参照）。

過飽和固溶体の形成を可能にするクロム−及びマンガン
含有アルミニウム合金はより柔かく延性に富み従って、
よ′り良く粉末から圧縮し、加工することができる（Ｐ
、　Ｆｕｒｒｅｒ　　ａｎｄ　Ｈ，Ｗａｒｌｉ＋＊ｏｎ
ｔ。

Ｍａｔ、Ｓｃｉ、ａｎｄ　　Ｅｎｇ、２８．　１９７　
？、　　１２７　　；Ｒ，Ｙｅａｒｉｗ　　ａｎｄ　　
Ｄ、Ｓｃｈｅｃｋｔｍａｎ、ｓｅｔ、Ｔｒａｎｓ　　＾
、。

１　３Ａ、　　１８９１−１８９８　　、　１９８２　
　Ｓ　ＥＰ−Ａ−０１０５５９５；　１．Ｒ，ＩＩｕｇ
ｈｅｓ、　　Ｇ、Ｊ、Ｍａｒｓｈａｌｌ　　ａｎｄＨ，
Ｓ、　　Ｍｉｌｌｅｒ、５　ｔｈ　　Ｃｏｎｆｅｒｅｎ
ｃｅ　ｏｎ　ＲａｐｉｄｌｙＱｕｅｎｃｈｅｄ　Ｍｅｔ
ａｌｓ＋　％ｒｚｂｕｒｇ、　５ｅｐｔ、　１９８４参
照）。

目下のところ注目すべき結果、特に慣用のアルミニウム
合金物体が実質的に重要な剛性をもはや全く提供しえな
いような２５０〜３００℃の温度範囲で高められた熱剛
性が得られうるとはいえ、前に提唱された粉末冶金法で
製造された製品の性質には望むべきことが残されている
。このことは室温から約２５０℃の温度範囲における熱
剛性、強じん性、延性及び疲労剛性について特にあては
まる。

したがって、特にその組み合わされた性質に関して適正
な粉末の製造に、さらに改善された合金に対する大きな
要求が存在する。

本発明は改善された機械的特性と、靭性とをもった合金
成分の過飽和な融解物から超微細粒の粉末を製造するの
に通したアルミニウム合金を提供するという課題の基礎
となっている。特に前に提唱された冷却条件下で延性に
富んだ、容易に加工しうる構造と、適正な熱処理によっ
てその剛性と強じん性とを一層上昇させるような相を形
成するような組成を得ようと努力すべきである。

この課題は特許請求の範囲第（１）項の特徴的な部分に
与えられた指標によって解決される。

本発明の中心思想は二成分系のＭ／Ｃｒ合金（過飽和固
溶体、Ｍ＋ｉ　Ｃ’２　　分散質の形成）の性質がバナ
ジウムの合金化、そして必要ならば少量のその他の添加
物の合金化によって改良されるという点にある。低密度
、したがって大きな比容積を示す金属間化合物’Ａ１２
ｔｏＶの形成の可能性によって、最終製品中において剛
性の上昇した微細に分割された分散質に関する容積比率
が著しく高まる。さらにクロムとバナジウムとが同時に
存在することは相互に支持し合う作用によって合金の熱
安定性熱剛性及び強じん性に対して同時にすぐれた延性
をもったま＼好適に作用する。

本発明は次の実施例によっ・て説明されよう。

例　　　１次の組成のアルミニウム合金が製造された二〇ｒｗ５　
　重量％ ■　＝−２重量％闇−残余まず、真空下誘導炉中で炭化ケイ素るつぼ中の純成分、
’ｆ、　Ｃｒ及び■から合金を融解し、水冷の銅鋳型中
へ注入した。固化した鋳造延べ棒は約１、５　ｋｇであ
った。それを機械的に小片に砕き、これを微粉砕装置の
炭化ケイ素るつぼに入れた。これに続いてこの装置の容
器を約１．５　Ｐａの残圧まで排気し、窒素で満たし、
もう一度排気し、再び窒素で満たし、もう１回排気した
。この条件下で内容物を誘導加熱装置によって１Ｍｊ！
解Ｌ７．１）５０℃の温度にもたらした。ここで容器を
窒素で満たし、誘導加熱を中断した。るつぼ中のグラフ
ァイト栓を、　　もち」−げることによってその底部開
ｒＴ１部をあけて融解物をその下にある噴霧ノズルに導
いた。この中央の軸方向の高所で調節可能なチューブを
備えたノズルはここで窒素によって８　ＭＰａの圧力下
で開口された。窒素流中に懸濁された粉末は続いてサイ
クロン中で分離された。約３分後に噴霧は終了した。こ
の操作条件−小さな融解物流入速度、商い噴Ｗ！窒素の
ガス速度−は非常に微細な粒体が作られるように調節さ
れた。粉末の最大粒径は４０μｍで平均約２５μｍであ
った。必要があれば随時４０μｍを上まわる粒子の塊は
篩によって抑止された。この挿の噴霧工作では粒子に噴
霧される合金滴に対する平均の冷却速度は１０”Ｃ／ｓ
以上になった。

合金粉末は直径７０鶴、高さ２５０四〇薄壁の円筒状の
アルミニウム罐に満された。この罐を真空にし、４５０
℃に加熱し、この温度で真空下に２時間そのま−にして
おいた。残留ガス圧は約０、１５　Ｐａであった。そこ
でこの罐を吸引スリーブの圧縮によって高真空で閉じ、
プレス中に入れた。

カプセル化されノこ合金粉末は４５０″Ｃにおいて緊密
な原料の理論密度の９６％に圧縮された。圧縮され冷却
された素材は機械的操作によってそのアルミニウムケー
スから脱されプレスボルトとして圧出機中に入れられた
。それは４６０℃の温度において直Ｆ’Ａ　１５　ｍｍ
の棒に加圧された（圧縮比１：２２）。

この操作の遂行中及び最終製品において、剛性値及び延
性値を監視した。融解物から固化し７たての材料は各々
の熱処理をしないと特に１２０　　（ＨＶ）のビンカ−
硬度を測定することができたがこのことからすぐれた延
性が推量された。仕上りの圧出された試片では４００℃
で１時間熱処理した後に室温でのピッカー硬度は１９０
（ＨＶ）であることが確かめられた。この上昇は硬化さ
れた分散体の著しい作用のみならずその際立った熱的安
定性を示している。

例　　　２研究すべきアルミニウム合金は次の組成を有していた：Ｃｒ　　＝　　４．５　　重量％Ｖ　　−２，５重量％Ｍ−残余適切なＭ／Ｃｒ−及び′Ｍ！／Ｖ−子備合金からアルミ
するつぼ中で不活性雰囲気下に誘導炉中で合金を融解さ
せ約１ｋｇ重量のバーを鋳造した。このバーの４００ｇ
をある装置内で誘導的に融解させ最初のガス相中で高圧
下に噴流として１２ｍ／ｓの円周速度である、冷却され
た銅円板の周囲に向って投射した（いわゆる“融解紡糸
（ｍｅｌｔ−ｓｐｉｎｎｉｎｇ）　　法）。高い冷却速
度によって超微粒体の、約３０μｍの厚さのバンドが製
造された。

このバンドをつき砕き微細粒体の粉末にひいた。

その後直径６０ｆｌ、高さ６０Ｗの延性あるアルミニウ
ム薄板からなる円筒状のカプセルにこの粉を満たし、真
空にし、溶接した０次にこの充填したカプセルを２００
　ＭＰａの圧力下に４２０”Ｃで完全理論密度まで熱加
圧した。カプセルを機械的処理によって除き加圧体を直
径４０ｎのプレスボルトとして圧縮比２５：１をもつ圧
出機にかけ４００℃において直径８作の棒に加圧した。

試験により次の結果が得られた：最初の過飽和な融解物
から迅速な冷却によって固化したバンドは１３５（ＨＶ
）のピッカー硬度を示した。仕上った圧出体は４００℃
の温度で２時間熱処理を受けさせられた。それは２０５
（ＨＶ）のピッカー硬度を示し、このことは高い剛性を
推量させた。

例　　　　３最初に次の組成をもつアルミニウム合金を製造した：Ｃｒ−５，１重量％Ｖ　　−３，０重量％Ｍ−残余この合金は例１に示された方法に従って２０μｍの平均
粒径の超微細粒体粉末に噴霧され、圧縮され、加圧され
、ロンドに加工された。

試片は次の剛性値を示したニー未処理、室温：引張り強さ　　　−５２０ＭＰａ破壊による延伸　−１０％一り５０℃／１００時間熱処理後、２５０℃で試験され
た：熱剛性　−３００ＭＰａ破壊による延伸　−２５％この最後の値はこの合金の際立った剛性、強じん性及び
延性の特性を認めさせる。それらは２５０℃の温度にお
いてもなお、あの慣用的な通常の方法で製造されたアル
ミニウム合金の室温におけると同様な高さにある。

例　　　　４融解された合金は次の組成を有していた：Ｃｒ　　＝　
　４．５　　重量％Ｖ−２，０重量％Ｍｏ　　＝　　１．０　　重量％Ｍ−残余製造の際には、例２に示されたと全く同様に行われた。

融解物から直接固化されたバンドは１４０　　（ＨＶ）
のピッカー硬度を有した。仕上った試片は４００℃で１
時間熱処理後（室温測定で）１８５　（）（Ｖ）のビン
カ−硬度を示した。

本発明は実施例に限定されない。このアルミニウム合金
は基本的には２〜５．５ｉ１）９１％のＣｒ、　　２〜
５．５重量％のＶ、同様に必要ならばＮｏ、　Ｚｒ、　
Ｔｉ又はＦｅの金属の一種又はそれ以上が全体で最高１
重量％で、残余が藺からなり、その際会ての合金元素の
全含量が最高１０％になるようになしうる。

このアルミニウム合金は好ましくは最低１．２重量％の
’ＭＩＩＣｒ２相と最低１．１重量％のＭｔｏＶ相とを
固溶体中に浸潤した形で含有すべきである。

アルミニウム合金の構造は更に好適には、最低１．２重
量％のＭ＋ｓ　Ｃｒ２相及び最低１．１重量％のＭ１ｏ
Ｖ相を最高０．１μｍの粒径の微細分割された分散体と
して含有すべきである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）合金成分の過飽和な融解物から迅速な冷却に適し
たアルミニウム合金において、それが２〜５．５重量％
のＣｒ、２〜５．５重量％のＶ、残余がＡｌであるか、
或はそれが２〜５．５重量％のＣｒ、２〜５．５重量％
のＶ、同様にＭｏ、Ｚｒ、Ｔｉ又はＦｅの金属の一種又
はそれ以上が全体で最高１重量％で、残余がＡｌである
こと及び全ての合金元素の全含量が最高１０重量％にな
ることを特徴とする上記のアルミニウム合金。
（２）それが５重量％のＣｒ及び２重量％のＶを含有す
ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の
アルミニウム合金。
（３）それが４．５重量％のＣｒ及び２．５重量％のＶ
を含有することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
に記載のアルミニウム合金。
（４）それが４．５重量％のＣｒ、２重量％のＶ、及び
１重量％のＭｏを含有することを特徴とする特許請求の
範囲第（１）項に記載のアルミニウム合金。
（５）それが５．１重量％のＣｒ及び３．０重量％のＶ
を含有することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
に記載のアルミニウム合金。
（６）それが最低１．２重量％のＡｌ＿１＿３Ｃｒ＿２
相及び最低１．１重量％のＡｌ＿１＿０Ｖを固溶体中に
浸潤した形で含有することを特徴とする特許請求の範囲
第（１）項に記載のアルミニウム合金。
（７）それが最低１．２重量％のＡｌ＿１＿３Ｃｒ＿２
相と最低１．１重量％のＡｌ＿１＿０Ｖ相とを最高０．
１μｍの粒径の微細分割された分散質（Ｄｉｓｐｅｒｓ
ｏｉｄ）として含有することを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項に記載のアルミニウム合金。