JPS6318034A - 高強度耐応力腐食割れ性アルミニウム基粉末冶金合金 - Google Patents
高強度耐応力腐食割れ性アルミニウム基粉末冶金合金Info
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- JPS6318034A JPS6318034A JP61160773A JP16077386A JPS6318034A JP S6318034 A JPS6318034 A JP S6318034A JP 61160773 A JP61160773 A JP 61160773A JP 16077386 A JP16077386 A JP 16077386A JP S6318034 A JPS6318034 A JP S6318034A
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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】
（産業上の利用分野）
本発明は粉末冶金法によるアルミニウム基合金材に関し
、さらに詳しくは、本発明は引張強さおよび耐応力腐食
割れ性にすぐれたアルミニウム基粉末冶金合金材料に関
する。
、さらに詳しくは、本発明は引張強さおよび耐応力腐食
割れ性にすぐれたアルミニウム基粉末冶金合金材料に関
する。
（従来の技術）
従来高強度アルミニウム合金としてはＡｌ−Ｃｕ −Ｍ
ｇ系（２０００系）およびＡ ｌ −Ｚ ｎ −Ｍｇ
−Ｃｕ系（７０００系）合金が良く知られている。これ
ら合金に含まれるＣｕ、Ｍｇ、ＺｎはＡＪＩに対して高
温で固溶度か比較的大きく、低温で小さいため析出硬化
元素として有効であることが知られており、各種の熱処
理により望みの機械的性質を有する材料を得ている。ま
たアルミニウム合金の強度を高めるもう１つの方法とし
て高温て固溶度が小さく、かつ拡散しにくい化合物を形
成する元素（Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｎなど）を添加し、それら
の化合物による分散強化あるいは再結晶粒の粗大化防止
をはかる方法がある。
ｇ系（２０００系）およびＡ ｌ −Ｚ ｎ −Ｍｇ
−Ｃｕ系（７０００系）合金が良く知られている。これ
ら合金に含まれるＣｕ、Ｍｇ、ＺｎはＡＪＩに対して高
温で固溶度か比較的大きく、低温で小さいため析出硬化
元素として有効であることが知られており、各種の熱処
理により望みの機械的性質を有する材料を得ている。ま
たアルミニウム合金の強度を高めるもう１つの方法とし
て高温て固溶度が小さく、かつ拡散しにくい化合物を形
成する元素（Ｚｒ、Ｃｒ、Ｍｎなど）を添加し、それら
の化合物による分散強化あるいは再結晶粒の粗大化防止
をはかる方法がある。
一方、航空、宇宙分野の機器に用いられる構造材におい
ては単に高強度であるばかりでなく、腐食性環境下で応
力を受けた時に割れにくい特性が重要な材料特性として
要求される。
ては単に高強度であるばかりでなく、腐食性環境下で応
力を受けた時に割れにくい特性が重要な材料特性として
要求される。
従って、以上述べたような２つの特性、すなわち高強度
で耐応力腐食割れ性に優れる材料として、これまてはＡ
Ｍ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系の７０７５．７４７５．７０５
０．７１５０合金が使用されてきた。
で耐応力腐食割れ性に優れる材料として、これまてはＡ
Ｍ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系の７０７５．７４７５．７０５
０．７１５０合金が使用されてきた。
ところてこのようなアルミニウム合金の製造は従来性わ
れているアルミニウム合金の溶湯から鋳塊を作り、これ
を加工して素材とする方法を用いるか、このような方法
ては、鋳塊の凝固時の冷却速度か小さいため比較的大き
な結晶粒および金属間化合物が形成され、その後の加工
、熱処理工程まてその影響か残るため最終的に得られる
材料の特性向上は限界がある。例えば７０００系合金は
最高強度か得られる熱処理条件では剥離腐食あるいは応
力腐食割れか発生しやすいため、強度をある程度犠牲に
して過時効処理を施した材料とする必要かあった。
れているアルミニウム合金の溶湯から鋳塊を作り、これ
を加工して素材とする方法を用いるか、このような方法
ては、鋳塊の凝固時の冷却速度か小さいため比較的大き
な結晶粒および金属間化合物が形成され、その後の加工
、熱処理工程まてその影響か残るため最終的に得られる
材料の特性向上は限界がある。例えば７０００系合金は
最高強度か得られる熱処理条件では剥離腐食あるいは応
力腐食割れか発生しやすいため、強度をある程度犠牲に
して過時効処理を施した材料とする必要かあった。
一方、強度および耐応力腐食割れ性を向上させるため、
Ａ文−Ｚ ｎ −Ｍ ｇ −Ｃｕ合金の溶湯をアトマイ
ズし、熱間加工、溶体化、急冷および二段の人工時効処
理する方法か提案されている。（米国特許第３，５６３
，８１４号）。
Ａ文−Ｚ ｎ −Ｍ ｇ −Ｃｕ合金の溶湯をアトマイ
ズし、熱間加工、溶体化、急冷および二段の人工時効処
理する方法か提案されている。（米国特許第３，５６３
，８１４号）。
（発明か解決しようとする問題点）
しかしなから近年、構造部材の軽量化に伴い材料特性の
より一層の向上が望まれ、従来品以上の強度及び耐応力
腐食割れ性を有する素材か要求されている。
より一層の向上が望まれ、従来品以上の強度及び耐応力
腐食割れ性を有する素材か要求されている。
したかって本発明は強度および耐応力腐食割れ性が優れ
た組成の新規な高強度耐応力腐食割れ性アルミニウム基
粉末冶金合金材を提供することを目的とする。
た組成の新規な高強度耐応力腐食割れ性アルミニウム基
粉末冶金合金材を提供することを目的とする。
（問題点を解決するための手段）
本発明者らは従来のアルミニウム合金材の欠点を克服す
べく鋭意研究を重ねた結果、Ａ、Ｑ−Ｚｎ−ｐＪｉ ｇ
−Ｃｕ系粉末冶金合金材においてＺｒを０．３〜１％
添加し、平均結晶粒径を３０＃Ｌｍ以下、金属間化合物
粒径な５μｍ以下にそれでれ規制することにより強度お
よび耐応力腐食割れ性を向上しうることを見出し、この
知見に基づき本発明をなすにいたった。
べく鋭意研究を重ねた結果、Ａ、Ｑ−Ｚｎ−ｐＪｉ ｇ
−Ｃｕ系粉末冶金合金材においてＺｒを０．３〜１％
添加し、平均結晶粒径を３０＃Ｌｍ以下、金属間化合物
粒径な５μｍ以下にそれでれ規制することにより強度お
よび耐応力腐食割れ性を向上しうることを見出し、この
知見に基づき本発明をなすにいたった。
すなわち、本発明はＺｎ５〜ｌＯ％、Ｍｇ２〜５％、Ｃ
ｕＯ，５〜３％、ＺｒＯ，３〜１％（以上重量％、以下
同様）を含有し、残部かＡｎと不可避不純物からなる合
金組成を有し、かつ３０Ｂｍ以下のモ均結晶粒径および
５ｇｍ以下の金属間化合物粒径な有することを特徴とす
るアルミニウム基粉末冶金合金材料を提供するものであ
る。
ｕＯ，５〜３％、ＺｒＯ，３〜１％（以上重量％、以下
同様）を含有し、残部かＡｎと不可避不純物からなる合
金組成を有し、かつ３０Ｂｍ以下のモ均結晶粒径および
５ｇｍ以下の金属間化合物粒径な有することを特徴とす
るアルミニウム基粉末冶金合金材料を提供するものであ
る。
本発明においてアルミニウム合金材料中の各成分組成を
限定した意義は次の通りである。
限定した意義は次の通りである。
Ｚｎは５〜ｌＯ％とする。合金組成中のＺｎはアルミニ
ウム中に固溶または時効析出することにより合金の強度
を高めるか、５％未満ではその効果が少なく、１０％を
越えると金属間化合物が粗大となり材料の延性か低下す
る。
ウム中に固溶または時効析出することにより合金の強度
を高めるか、５％未満ではその効果が少なく、１０％を
越えると金属間化合物が粗大となり材料の延性か低下す
る。
Ｍｇは２〜５％とする。Ｍｇもアルミニウム中に固溶ま
たは時効析出することにより合金の強度を向上させるか
、２％未満ではその効果か少なく、５％を越えると金属
間化合物か粗大となり材料の延性か低Ｆする。
たは時効析出することにより合金の強度を向上させるか
、２％未満ではその効果か少なく、５％を越えると金属
間化合物か粗大となり材料の延性か低Ｆする。
Ｃｕは０．５〜３％とする。Ｃｕもアルミニウム中に固
溶または時効析出することにより合金の強度を向１−さ
せるか、０．５％未満てはその効果か少なく、３％を越
えると材料の耐食性か低下する。
溶または時効析出することにより合金の強度を向１−さ
せるか、０．５％未満てはその効果か少なく、３％を越
えると材料の耐食性か低下する。
Ｚｒは０．３〜１％とする。Ｚｒはアルミニウム中ての
固溶度か小さく、化合物として析出するので、これを微
細均一に分散させることによる分散強化効果として、強
度か向上し、さらには再結晶による結晶粒粗大化防止効
果として耐応力腐食割れ性改善か得られる。０．３％以
下ではこれらの効果か少なく１％以上では初晶として粗
大結晶か晶出するため材料の延性が低下する。
固溶度か小さく、化合物として析出するので、これを微
細均一に分散させることによる分散強化効果として、強
度か向上し、さらには再結晶による結晶粒粗大化防止効
果として耐応力腐食割れ性改善か得られる。０．３％以
下ではこれらの効果か少なく１％以上では初晶として粗
大結晶か晶出するため材料の延性が低下する。
なお、本発明のアルミニウム基合金材料にＭｎ、Ｃｒ、
Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗなどを添加する必要は
ないか１種または２種以上少量（０，５％以下）添加し
ても何ら特性を損ねるものではない。
Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗなどを添加する必要は
ないか１種または２種以上少量（０，５％以下）添加し
ても何ら特性を損ねるものではない。
次に、本発明のアルミニウム基合金材料において平均結
晶粒径を３０μｍ以下、金属間化合物径を５＃Ｌｍ以下
とする。平均結晶粒径か３０μｍを越えると耐応力腐食
割れ性の改善か十分でなく、金属間化合物粒径か５ｇｍ
を越えると延性か劣化する。
晶粒径を３０μｍ以下、金属間化合物径を５＃Ｌｍ以下
とする。平均結晶粒径か３０μｍを越えると耐応力腐食
割れ性の改善か十分でなく、金属間化合物粒径か５ｇｍ
を越えると延性か劣化する。
本発明のアルミニウム基合金材料の製造の際、目標の平
均結晶粒径および金属間化合物径を有する粉末合金はア
ルミニウム合金の溶湯な、好ましくは冷却速度５００℃
／ ｓ ｅ ｃ以上においてガスアトマイズ法その他の
方法により処理し急冷凝固させることにより製造するこ
とができる。
均結晶粒径および金属間化合物径を有する粉末合金はア
ルミニウム合金の溶湯な、好ましくは冷却速度５００℃
／ ｓ ｅ ｃ以上においてガスアトマイズ法その他の
方法により処理し急冷凝固させることにより製造するこ
とができる。
本発明においてアトマイズ法により処理して得られるア
ルミニウム合金粉末の粒径は １５０終ｍ以下である。
ルミニウム合金粉末の粒径は １５０終ｍ以下である。
通常、この粉末を真密度の７０〜９０％の密度になるよ
う予備成形し、３００〜４５０℃で真空脱ガスを行った
後、同温度で真密度になるよう圧縮成形しビレットとす
る。さらにこのビレットに熱間加工（押出、鍛造または
圧延）を施し目的の素材とする。そしてさらに常法によ
る溶体化、急冷、時効の熱処理を順次行い、所望の材料
特性を有する素材とする。
う予備成形し、３００〜４５０℃で真空脱ガスを行った
後、同温度で真密度になるよう圧縮成形しビレットとす
る。さらにこのビレットに熱間加工（押出、鍛造または
圧延）を施し目的の素材とする。そしてさらに常法によ
る溶体化、急冷、時効の熱処理を順次行い、所望の材料
特性を有する素材とする。
（実施例）
次に実施例により本発明の詳細な説明する。
実施例１〜８
第１表に示す合金Ｎｏ、１〜８の組成の合金を下記に示
す工程により加工して棒状素材を作製し、それぞれ実施
例の試料１〜８とした。
す工程により加工して棒状素材を作製し、それぞれ実施
例の試料１〜８とした。
（試料作製工程）
ｌ）合金調製、溶解
２）アルゴンガス下アトマイズ
冷却速度１０００’ｃ／ｓｅｃ以上
粉末の平均粒径１００終ｍ
３）予＠成形
真密度の８０％
４）脱ガス
４００℃で真空脱ガス
５）熱間プレス
４００℃で真密度まで圧縮成形してビレットとする。
６）押出
４００℃、押出比１４で直径３０ｍｍの棒材とする。
７）熱処理
４８８℃で１時間溶体化処理後水冷する。
次いで１２０℃で２４時間さらに１６３℃で２４時間時
効処理する。
効処理する。
得られた各試料について結晶粒径（ＳＴ面で測定）、化
合物粒径の測定および引張試験、耐応力腐食割れ試験を
行った。その結果を第２表に示す。
合物粒径の測定および引張試験、耐応力腐食割れ試験を
行った。その結果を第２表に示す。
（耐応力腐食割れ性試験方法）
試験条件 ＡＳＴＭ Ｇ４７による。
（１）応力負荷：押出丸棒の円周方向。
（２）サイクルＨＮａＣ文溶液溶液０分間浸漬、５０分
間乾燥。
間乾燥。
（３）Ｎ ａ Ｃｌ溶液：濃度３．５％、ＰＨ６，４〜
７．２、温度２５±３°Ｃ１試 料表面／ｄゴあた９３．２文 以上の量使用、溶液は１週間 毎に更新。
７．２、温度２５±３°Ｃ１試 料表面／ｄゴあた９３．２文 以上の量使用、溶液は１週間 毎に更新。
（４）乾 燥：温度２７±１’Ｃ１温度４５±６％（
５）試験期間：２０日間 比較例 第１表に示すＮｏ、９．１０．１１．１２の組成の合金
を用いて下記に示す工程により棒状素材を調製し、それ
ぞれ比較例としての試料９．１ｏ、１１．１２とし、こ
れらの試料について実施例の場合と同様の測定および試
験を行った。その結果も第２表に示す。
５）試験期間：２０日間 比較例 第１表に示すＮｏ、９．１０．１１．１２の組成の合金
を用いて下記に示す工程により棒状素材を調製し、それ
ぞれ比較例としての試料９．１ｏ、１１．１２とし、こ
れらの試料について実施例の場合と同様の測定および試
験を行った。その結果も第２表に示す。
（試料作製工程）
ｌ）合金調製、溶解、鋳造
直径８０ｍｍのビレットとする。
２）均質化処理
ビレットを４７０℃で２４時間均質化処理する。
３）押出
４００℃、押出比１４、直径３０ｍｍの棒材とする。
４）熱処理
合金Ｎｏ、９；４６６°ＣＸ１．５時間溶体化処理後水
冷する。次いで、１０７℃×７時間と１７７°Ｃｘ７時
間の時効処理を行う。
冷する。次いで、１０７℃×７時間と１７７°Ｃｘ７時
間の時効処理を行う。
合金Ｎｏ、ｌＯ；４７７°ＣＸ１．５時間溶体化処理後
水冷する。次いで、１２１″Ｃ×５時間と１６３℃×１
７時間の時効処理を行う。
水冷する。次いで、１２１″Ｃ×５時間と１６３℃×１
７時間の時効処理を行う。
合金Ｎｏ、１１．１２．４８８℃で１時間溶体化処理後
水冷する０次いで１２０℃で２４時間さらに１６３°Ｃ
で２４時間時効処理を行う。
水冷する０次いで１２０℃で２４時間さらに１６３°Ｃ
で２４時間時効処理を行う。
これらの試料について実施例の場合と同様の試験を行っ
た。その結果を第２表に示した。
た。その結果を第２表に示した。
これらの結果から明らかなように、試料１〜８は従来合
金試料９、ｌＯに比べ機械的性質が同等またはそれ以上
であり、かつ耐応力腐食割れ性が非常に改善されている
。
金試料９、ｌＯに比べ機械的性質が同等またはそれ以上
であり、かつ耐応力腐食割れ性が非常に改善されている
。
また試料１１．１２は本発明の範囲内の成分の合金であ
るが、平均結晶粒径および金属間化合物粒径か大きいた
め機械的性質および耐応力腐食割（発明の効果） 本発明の高強度耐応力腐食割れ性アルミニウム基粉末冶
金合金材は強度および耐応力腐食割れ性の点ですぐれた
構造材を与える。したかって航空機材などに代表される
高度な材料特性が要求される部材用として特に好適であ
る。
るが、平均結晶粒径および金属間化合物粒径か大きいた
め機械的性質および耐応力腐食割（発明の効果） 本発明の高強度耐応力腐食割れ性アルミニウム基粉末冶
金合金材は強度および耐応力腐食割れ性の点ですぐれた
構造材を与える。したかって航空機材などに代表される
高度な材料特性が要求される部材用として特に好適であ
る。
Claims (1)
- Ｚｎ５〜１０％、Ｍｇ２〜５％、Ｃｕ０．５〜３％、Ｚ
ｒ０．３〜１％（以上重量％）を含有し、残部がＡｌと
不可避不純物からなる合金組成を有し、かつ平均３０μ
ｍ以下の結晶粒径および５μｍ以下の金属間化合物粒径
を有することを特徴とする高強度耐応力腐食割れ性アル
ミニウム基粉末冶金合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61160773A JPH0713275B2 (ja) | 1986-07-10 | 1986-07-10 | 高強度耐応力腐食割れ性アルミニウム基粉末冶金合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61160773A JPH0713275B2 (ja) | 1986-07-10 | 1986-07-10 | 高強度耐応力腐食割れ性アルミニウム基粉末冶金合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPS6318034A true JPS6318034A (ja) | 1988-01-25 |
| JPH0713275B2 JPH0713275B2 (ja) | 1995-02-15 |
Family
ID=15722140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61160773A Expired - Fee Related JPH0713275B2 (ja) | 1986-07-10 | 1986-07-10 | 高強度耐応力腐食割れ性アルミニウム基粉末冶金合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0713275B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH032345A (ja) * | 1989-04-05 | 1991-01-08 | Pechiney Rech | ヤング率及び機械的強度の高いアルミニウムベース合金並びに該合金の製造方法 |
| US6585932B1 (en) * | 1999-05-24 | 2003-07-01 | Mantraco International, Inc. | Aluminum-based material and a method for manufacturing products from aluminum-based material |
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| WO2008105303A1 (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-04 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 高強度、高延性Ａｌ合金およびその製造方法 |
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| JP2021527758A (ja) * | 2018-06-20 | 2021-10-14 | ナノアル エルエルシー | 溶接用及び付加製造用の高性能Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ−Ｚｒ基アルミニウム合金 |
-
1986
- 1986-07-10 JP JP61160773A patent/JPH0713275B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US8444777B2 (en) | 2007-02-28 | 2013-05-21 | Kobe Steel, Ltd. | High-strength and high-ductility Al alloy and process for production of the same |
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| US12492453B2 (en) | 2018-06-20 | 2025-12-09 | NanoAL LLC | High-performance Al—Zn—Mg—Zr base aluminum alloys for welding and additive manufacturing |
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| Publication number | Publication date |
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| JPH0713275B2 (ja) | 1995-02-15 |
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