JPS63161137A - 耐熱性に優れた高力アルミ合金 - 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） 本発明は耐熱性に優れた高力アルミ合金に係り、特に高
温雰囲気にて使用されるエンジン、コンプレッサー等の
部品並びに真空機器の構成部品などに使用される高力ア
ルミ合金に関する。

（従来の技術及び解決しようとする問題点）従来、エン
ジン、コンプレッサー等の部品には鉄系の材料が使用さ
れていたが、最近、それらの機械類の出力、燃料効率の
向上の観点から、部品の軽量化の要望が高くなってきて
おり、アルミ材料の利用が進められている。

また、真空機器についても、ガス発生率、残留放射能が
小さいことから、アルミ部材の利用が進んできている。

ところで、これらの機器や部材は常温から２００℃の温
度範囲で使用されることが多く、このため、使用材料と
しては常温のみならず高温においても強度の高い材料で
あることが必要である。

この点、Ａｌ材料の中でも７０７５等のＡｌ−Ｚｎ−Ｍ
ｇ系合金が常温において最も強度が高いことが知られて
いるが、これらの合金は高温で長時間保持した場合、強
度が急激に低下するという欠点がある。

一方、耐熱Ａ２合金としては２６１８合金、２２１９合
金があるが、これらの材料も高温強度が十分でないとい
う欠点がある。

本発明は、上記従来技術の欠点を解消し、常温から２０
０℃の如く高温までの温度域で、従来の耐熱Ａｌ合金２
６１８．２２１９よりも高強度で且つ耐熱性に優れた高
力アルミ合金を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため１本発明者は、従来のアルミ合
金が特に高温強度が充分でないことから。

その原因を分析すると共に、常温から高温まで高強度を
発揮し得る化学成分を見い出すべく鋭意研究を重ねた結
果、特に製造過程の押出加工、鍛造加工後に実施する溶
体化処理においても繊維組織を維持し、且つ再結晶化を
抑制できるように化学成分をバランスよく調整するなら
ば、常温での強度は勿論のこと、特に高温雰囲気に長時
間保持しても高強度を維持できる知見を得て、ここに本
発明をなしたものである。

すなわち、本発明は、Ｃｕ：２．５〜４．０％、Ｍｇ：
１．０〜２．０％、Ｎｉ：０．８〜３．Ｑ％、Ｆｅ：０
．８〜１．５％、Ｍｎ：０．３〜０．６％及びＳｉ：０
．１〜０．３％を含有し、且つ、Ｚｒ：０．００６〜０
．３％を含有し、更に必要に応じてＣｒ：０．００１〜
０．３％及びＶ：Ｏ，ＯＯｌ　〜０．３％（７）うちの
１種又は２種を含有し、残部がＡｌ及び不可避的不純物
からなることを特徴とする耐熱性に優れた高力アルミ合
金を要旨とするものである。

以下に本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

まず、本発明に係る耐熱性に優れた高力アルミ合金の化
学成分の限定理由について説明する。

Ｃｕは常温強度及び高温強度を向上させるのに必要不可
欠の元素である。その含有量が２．５％未満では１強度
向上の効果は少なく、一方、４゜０％を超えて含有させ
ると、融点が低下するため。

逆に強度が低下することになる。従って、Ｃｕ含有量は
２．５〜４．０％とする。

ＭｇはＣｕと同様に常温強度及び高温強度を向上させる
のに必要不可欠の元素である。その含有量が１．０％未
満では強度向上の効果は少なく、一方、２．０％を超え
て含有させると逆に強度が低下する。従って、Ｍｇ含有
量は１．０〜２．０％とする。

Ｎｉは常温強度及び高温強度を向上させる元素であるが
、その含有量が０．８％未満では、強度向上の効果は少
なく、一方、３．０％を超えると合金中のＣｕと結び付
いて晶出物となるため、逆に強度が低下する。従って、
Ｎ１含有量は０．８〜３．０％とする。

Ｆｅは高温強度を向上させる元素であるが、含有量が０
．８％未満では、その効果は少なく、一方、１．５％を
超えて含有させると巨大品出物が発生して強度が低下す
る。従って、Ｆｅ含有量は０．８〜１．５％とする。

Ｍｎは材料組織を繊維状とし、かつ、再結晶化を抑制し
て高温強度を向上させる元素である。再結晶は鍛造後の
熱処理（溶体化処理）において発生しやすいが、このよ
うな再結晶化を抑制する点でＭｎは特に有効な元素であ
る。しかし、その含有量が０．３％未満では高温強度の
向上の効果は少なく、一方、０．６％を超えて多量に含
有させると押出加工性、鍛造加工性を劣化させることに
なる。従って、Ｍｎ含有量は０．３〜０．６％とする。

Ｓｉは主に常温において強度を向上させる元素であるが
、含有量が０．１％未満ではその効果は少なく、一方、
０．３％を超えて含有させるとＭｇ固溶量が低下するた
め、高温強度が低下する。従って、Ｓｉ含有量は０．１
〜０．３％とする。

Ｚｒは材料を繊維組織化し、再結晶化を抑制する元素で
あり、常温から高温において強度を向上させる元素であ
る。含有量が０．０６％未満ではその効果は小さく、一
方、０．３％を超えて含有させると巨大晶出物の発生し
て強度が低下する。

従って、Ｚｒ含有量は、０．０６〜０．３％とする。

なお、Ｃｒ、Ｖは材料を繊維組織化し、再結晶化を抑制
する元素であり、常温から高温において強度を向上させ
る元素であるので、必要に応じて、それらの１種又は２
種を適量で含有させることができる。各元素とも含有量
が０．０１％未満では上記効果は少なく、一方、０．３
％を超えて含有させると巨大晶出物の発生により強度が
低下するので、それぞれの含有量は０．０１〜０．３％
とする。

また、これらの上記成分以外に、鋳塊組織を微細化し、
機械的性質を安定させるためにＴｉを０゜０１〜０．１
０％含有させてもよい。

上記化学成分を有する高力アルミ合金は、従来と同様に
、鋳造、押出加工、鍛造加工、溶体化処理等を含む工程
により製造され、製品加工に供される。

次に本発明の実施例を示す。

（実施例） 第１表に示す化学成分（ｗｔ％）を有するアルミニウム
合金を通常の方法により溶製し、１５５φのビレットに
鋳造した後、所定の均質化処理を行い、押出温度４５０
℃の条件で４０φの丸棒を押出した。

次いで、この丸棒を厚さ１７ｍ＋ｗ、幅７４ｍｍの断面
形状に熱間鍛造した。鍛造温度は３７０℃である。

その後、丸棒引張試験片を作成し、Ｔ６処理を行い、常
温強度並びに高温長時間保持後（１５０”ＣＸ　１００
ｈｒ）の高温強度を測定した。その結果を第１表に示す
、なお、比較のため、２６１８合金、２２１９合金及び
７０７５合金についても併記した。

同表より１本発明合金Ｎα１〜４は、常温でも高温でも
従来の耐熱合金である２６１８合金、２２１９合金より
も強度が高く、特に耐熱性に優れた高力アルミ合金であ
ることがわかる。

また、７０７５合金との比較においては、常温強度が若
干劣るものの、高温強度においては遥かに優れた耐熱性
を有している。

更に、Ｍｎ含有量が少ない比較合金勲５は１本発明合金
よりも高温強度が低い。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明の高力アルミ合金は、従来
の高力アルミ合金と比較して特に高温強度に優れており
、また常温強度においても遜色がない。したがって、高
温雰囲気にて使用されるエンジン、コンプレッサー等の
部品並びに真空機器の構成部品等の材料として最適のも
のであり、その材料用途の拡大に貢献するところが大き
い。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量％で（以下、同じ）、Ｃｕ：２．５〜４．０
   ％、Ｍｇ：１．０〜２．０％、Ｎｉ：０．８〜３．０％
   、Ｆｅ：０．８〜１．５％、Ｍｎ：０．３〜０．６％、
   及びＳｉ：０．１〜０．３％を含有し、且つ、Ｚｒ：０
   ．００６〜０．３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避的
   不純物からなることを特徴とする耐熱性に優れた高力ア
   ルミ合金。
2. （２）Ｃｕ：２．５〜４．０％、Ｍｇ：１．０〜２．０
   ％、Ｎｉ：０．８〜３．０％、Ｆｅ：０．８〜１．５％
   、Ｍｎ：０．３〜０．６％及びＳｉ：０．１〜０．３％
   を含有し、且つ、Ｚｒ：０．００６〜０．３％を含有し
   、更にＣｒ：０．００１〜０．３％及びＶ：０．００１
   〜０．３％の１種又は２種を含有し、残部がＡｌ及び不
   可避的不純物からなることを特徴とする耐熱性に優れた
   高力アルミ合金。