JPS6286150A - 超塑性アルミニウム合金の製造方法 - Google Patents

超塑性アルミニウム合金の製造方法

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JPS6286150A
JPS6286150A JP22633985A JP22633985A JPS6286150A JP S6286150 A JPS6286150 A JP S6286150A JP 22633985 A JP22633985 A JP 22633985A JP 22633985 A JP22633985 A JP 22633985A JP S6286150 A JPS6286150 A JP S6286150A
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JP
Japan
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temperature
less
aluminum alloy
superplastic
working
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JP22633985A
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English (en)
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Mitsuo Hino
光雄 日野
Takehiko Eto
武比古 江藤
Shinichi Oshima
大島 信一
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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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1 本発明は超塑性アルミニウム合金の製造方法1こ関し、
さらに詳しくは、Al−Cu系超塑性アルミニウム合金
の製造方法に関する。
超塑性とは、ある外的条件の下で材料がくびれ(nec
king)なしに、数100−1000%の巨大な伸び
を生じる現象であり、恒温変態を利用した変態超塑性と
微細粒結晶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。そして、この微細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。
[従来技術1 一般に、Al  Cu系アルミニウム合金は、smを4
00〜550℃の温度で均質化処理を行ない、次いで、
300〜550℃の温度で熱間加工および冷間加工を行
なってか呟450〜550℃の温度で溶体化処理、時効
処理を行なって所望の材料とするのであるが、この上う
な通常の工程では結晶粒は40〜100μmと大きくな
ってし主い、高温において変形を行なっても超塑性伸び
は得られなかった。
この超塑性伸びを改善するために、本発明者は先に、特
開昭60−086250号公報および特開昭60−08
6251号公報に記載したi1′(塑性アルミニツム合
金の製造方法を開発した。しかし、製造された超塑性ア
ルミニウム合金は伸びが300〜370%で大きなもの
とはいえず、さらに、伸びの大きい超塑性アルミニウム
合金が要望されていた。
[発明が解決しようとする問題点1 本発明は上記に説明したように、従来における超塑性ア
ルミニウム合金の製造方法では未だ充分な伸びが得られ
なかったが、本発明者が鋭意研究を行なった結果、いま
までに得ることができなかった高い超塑性伸び(> 5
00%)を有するAt  Cu系の超塑性アルミニウム
合金の製造方法を開発したのである。
[問題点を解決するための手段1 本発明に係る超塑性アルミニウム合金の製造方法は、 (1)  Cu 2−7wL% を含有し、さらに、 Mg2,5wt%以下、Si 2,0wt%以下、Mn
 0.05−2,0wt%、Cr 0005−0.5w
t%、Zr 0.05〜0.5u+t%、V 0.05
〜0.05〜0.5wt%、Ti 0115wt%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アルミニウム
合金n塊を、300〜550℃の温度で6〜48時間の
均質化熱処理を行なった後、300〜550°Cの温度
で熱間加工を行ない、次いで、350〜550℃の温度
において1段階或いは2段階の加熱保持を行ない、30
°C/Hr以上の冷却速度で冷却してから、少なくとも
30%以上の冷間加工を行なった後、300〜400°
Cの温度で20〜40%の温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)  Cu277u+L% を含有し、さらに、 Mg 2,5tlIL%以下、Si2,0Illt%以
下、Mn 0.05−2,0wt%、Cr 0.05〜
0.5wt%、Zr 0.05〜0.5wt%、V 0
.05〜0.5u+t%、Ti 0.15wt%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アルミニウム
合金鋳塊を、300〜s s o ’cの温度で6〜4
8時間の均質化熱処理を行なった後、300〜550℃
の温度で熱間加工を行ない、次いで、350〜550℃
の温度において1段階或いは2段階の加熱保持を行ない
、30℃/Hr以上の冷却速度で冷却してから、20〜
60%の冷開加工とこれに続く300°C以下の低温軟
化焼鈍とを1回以」二行なった後、300〜400°C
の温度で20〜40%の温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2の発明と
する2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。
Cuは含有量が2u+t%未満では充分な強度が得られ
ず、また、7wt%を越える含有量では伸びの低下が着
しくなる。よって、Cu含有量は2〜7wt%とする。
Mgは2.5111L%を越える含有量では伸びが者し
く減少する。よって、M8含有量は2.05〜0.5w
t%以下とする。
Siは2.0wt%を越えて含有されると延性、靭性が
低下する。よって、Si含有量は2.0IIIt%以下
とする。
Mn、Cr、 Zr、■は夫’20.005〜0.5w
t%未満では後述するように微細な結晶粒が得られず、
また、Mn 2,0wt%、Cr、Zr、Vが夫10.
5 wL%およびTi 0.15wt%を越えて含有さ
れると鋳造時に充分に固溶されず、巨大金属間化合物が
発生して充分な伸びが得られない。よって、Mn含有量
は0、05〜2. OwE%、Cr含有量は0.05−
0.5+st%、Zr 0.05〜0.5wt%、V 
0.05*0,5u+t%、Ti0.15u+t%以下
とする。
なお、不純物として含有されることがあるFeは含有量
が0.’15u+t%を越えると不溶性の晶出物が発生
して伸びの低下が者しくなる。よって、Feの含有量は
0.15i++t%以下とする。
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、300〜550℃の温度において6〜48時間の
均質化熱処理を行ない、続いて、350〜550℃の温
度で熱間加工を行なって所定の板厚まで加工し、粗い鋳
造組繊は熱間ファイバー組織となると同時に11織内に
Zn、 Mg、Cu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。
次に、この熱間加工後に350〜550°Cの温度で0
.5〜20時間の加熱保持をしてから、少なくとも、3
0℃/ Hr以上、特に、100℃/Hr以上の冷却速
度で固溶元素の強制固溶を図る。
また、この熱処理を急速加熱、急速冷却が可能な連続焼
鈍炉によl) 400〜550°Cの温度で10秒〜1
0分間行なってもよく、この加熱保持によりCu、M8
、Zn、Si等は固溶され、一方、遷移金属のZ「、C
r、Mn等はノ\lと金属間化合物、ZrAl□、CC
r2Mg5AL、MnAl6等を析出する。
この1段加熱後の加熱速度が100℃/Hr未満では微
細粒が得られず伸びが出にくくなる。
加熱保持を2段階で行なう場合、先ず、450〜550
°Cの温度で0.5〜10時間の第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
〜・150°Cの温度で0.5〜【 へntn日乃−〜
’t Q  「1ハ)4n*A& Iロトヒン う二)
、 、   0 八 ・^/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短時開でよい。
このような、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、続く第2回の加熱保持により遷移元素のZr、Cr
、Mn等とAlとの金属間化合物MnAl3、Cr 2
 A l 6A l + s等が析出する。
この2段階の加熱保持は、加熱保持を1回行なった場合
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Cu%Mg、Zn、Si等とAlとの高温時効析出
物が形成されるために、加熱保持後の冷却速度も30°
C/Hr以上と遅くなってもよく、製造がより容易とな
1)、かつ、冷開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
大きい材料が得られる。
この2段階加熱保持後の冷却速度は、30″CZHr未
71屯では微細粒が得られにくくなる。
このような加熱保持により、熱間ファイバー組繊を形成
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か導入され易くな
り、かつ、Zr、 Cr、Mn等の析出粒子により、超
塑性変形中に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。
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
低温焼鈍を導入することにより結晶粒はさらに微細化さ
れる。
この上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ている。
次に、300〜400℃の温度で20〜40%の温間加
工を行なうのであるが、300℃未満おより400℃を
越える温度における加工、また、20%未満の加工およ
び40%を越える加工では、超塑性中にmm結晶粒を生
成する予備結晶核の大きさが大きくなり過ぎたり、数が
充分多くならなく、−最終的な高い伸びは得られない。
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40
0℃以上)に加熱すると、微細結晶核を起点とし新らし
い結晶粒が順次形成される。従って、微細結晶核が高密
度程結晶粒が微細になり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。
よって、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M
nAL、Cr2MH1Alt6、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、粒子開隔が大き過ぎると転位移動
阻止効果が得られない。
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
製造された微細粒超塑性材料は、適切な温度(通常40
0℃以上)においてくびれ(局所伸び)が発生すること
なく500%以上の超塑性加工を行なうことができる。
本発明に係る超塑性アルミニウム合金の製造方法の実施
例を説明する。
実施例 Cu 6.3u+t%、Mn 0.3wt%、Zr 0
.15wt%、■0.10wt%、Ti 0.05wt
%、Si 0.04wt%、Fc0.05wj%を含有
し、残部AlよりなるIgJ塊を通常のDC鋳造法によ
り製作し、450℃の温度で12時間均質化熱処理後、
450〜330℃の温度で熱間圧延を行なって、6.3
〜12.5ma+厚の板とした。次いで、第1表1こ示
す製造工程で2.5m+o厚の板を製作し、475°C
で歪速度I X 10−’/seeでで変形した。
第1表より明らかなように、本発明に係る超塑性アルミ
ニウム合金の製造方法により製造された倍にも達するも
のがある。
[発明の効果1 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、この方法により51遺された材料はくびれ(局所伸
び)が発生することなく、優れた超塑性伸びが得られる
という効果がある。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Cu2〜7wt% を含有し、さらに、 Mg2.5wt%以下、Si2.0wt%以下、Mn0
    .05〜2.0wt%、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アルミニウム
    合金鋳塊を、300〜550℃の温度で6〜48時間の
    均質化熱処理を行なった後、300〜550℃の温度で
    熱間加工を行ない、次いで、350〜550℃の温度に
    おいて1段階或いは2段階の加熱保持を行ない、30℃
    /Hr以上の冷却速度で冷却してから、少なくとも30
    %以上の冷間加工を行なった後、300〜400℃の温
    度で20〜40%の温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. (2)Cu2〜7wt% を含有し、さらに、 Mg2.5wt%以下、Si2.0wt%以下、Mn0
    .05〜2.0wt%、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アルミニウム
    合金鋳塊を、300〜550℃の温度で6〜48時間の
    均質化熱処理を行なった後、300〜550℃の温度で
    熱間加工を行ない、次いで、350〜550℃の温度に
    おいて1段階或いは2段階の加熱保持を行ない、30℃
    /Hr以上の冷却速度で冷却してから、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回以上行なった後、300〜400℃の温度で20〜
    40%の温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。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5021106A (en) * 1988-10-21 1991-06-04 Showa Aluminum Brazeable aluminum alloy sheet and process of making same
CN110484792A (zh) * 2019-09-27 2019-11-22 福建省闽发铝业股份有限公司 一种提高铝型材抗压强度的熔铸生产工艺

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