JPS6357491B2 - - Google Patents
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- JPS6357491B2 JPS6357491B2 JP56036268A JP3626881A JPS6357491B2 JP S6357491 B2 JPS6357491 B2 JP S6357491B2 JP 56036268 A JP56036268 A JP 56036268A JP 3626881 A JP3626881 A JP 3626881A JP S6357491 B2 JPS6357491 B2 JP S6357491B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- manganese
- superplastic
- aluminum alloy
- rolled
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Continuous Casting (AREA)
- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
Description
本発明は超塑性アルミニウム合金板の製造法に
関するものである。詳しくは、再結晶粒を微細化
することにより超塑性を著るしく向上させたアル
ミニウム合金板の製造法に関するものである。 外部から材料に機械的力を加えると、材料に局
部的変形（くびれ）が発生することなく、数百％
から千％に達する異常な伸びが得られる金属や合
金は、超塑性金属または超塑性合金として知られ
ている。アルミニウムの超塑性合金には、再結晶
微細粒超塑性合金と共晶微細組織超塑性合金の２
種類が知られている。再結晶微細粒超塑性合金
は、冷間圧延された合金板を焼鈍することにより
新たに生ずる再結晶粒を、微細になるように制御
したものである。また、共晶微細組織超塑性合金
は、鋳造時に微細になるように制御した共晶（混
合相）組織を、圧延板まで持ち来たしたものであ
る。これらいずれの超塑性合金においても、その
組織は直径0.5ミクロンから最大10ミクロンの微
細な結晶粒からなり、円滑な粒界移動またはすべ
りが起ることにより、材料の塑性変形が容易に行
なわれる。再結晶微細粒超塑性合金では、結晶粒
の粗大化を阻止するために特殊な元素を添加する
ことが必要である。多くの場合、このような効果
を示す添加元素としては、遷移元素が用いられて
いる。また、超塑性合金に引続き変形を生じさせ
ると、結晶粒内で加工硬化が起り、ついには塑性
変形が困難となる。このような加工硬化を低減さ
せるため、上記元素に加えて更に銅、マグネシウ
ム、亜鉛等を加えることも知られている。これら
の元素は、動的再結晶、すなわち材料の変形と同
時に再結晶を起こし、常に変形前の材料の組織を
再生する作用を有する。 本発明は連続鋳造圧延工程を経由することによ
り、アルミニウム合金の超塑性を著るしく向上さ
せる方法を提供するものである。 本発明によれば、4.0〜6.0（重量）％のマグネ
シウム、0.4〜1.5（重量）％のマンガンおよび0.05
〜0.2（重量）％のクロムを含むアルミニウム合金
溶湯を、連続的に鋳造圧延して厚さ３〜20mmの帯
状板とし、次いでこれを470〜530℃の温度で焼き
なまし処理を施したのち、70％以上の圧延率に達
するまで冷間圧延を行なうことにより、超塑性の
著るしく向上したアルミニウム合金板を製造する
ことができる。 本発明を更に詳細に説明すると、本発明で用い
るアルミニウム合金は、4.0〜6.0（重量）％のマ
グネシウム、0.4〜1.5（重量）％のマンガンおよ
び0.05〜0.2（重量）％のクロムを含んでいること
が必要である。マグネシウムは、前述の如く、動
的再結晶ないし回復を生じさせるのに有効な元素
である。マグネシウムは多いほど効果的であり、
少くとも4.0（重量）％は必要である。しかし、
6.0（重量）％よりも多くなると、粗大化したβ相
（Mg―Al化合物）が粒界に晶出し、冷間圧延を
困難にする。マンガンとクロムとは再結晶粒の阻
大化を阻止する作用を有する。マンガンは1.5（重
量）％以下、すなわち鋳造時にほぼ固溶し得る範
囲で添加する。しかし0.4％未満ではその添加効
果は少ない。鋳造時に固溶し得る以上のマンガン
を添加すると、鋳造時に粗大な晶出物を生ずる。
この晶出物は再結晶粒の微細化に寄与しないばか
りでなく、冷間圧延に悪影響を及ぼす。同様にク
ロムも、その添加量が0.2％より多くなると、マ
ンガンと粗大な化合物をつくり易くなり、マンガ
ンおよびクロムの微細化効果を失なわせる。ま
た、その添加量が0.05％未満では添加効果が少な
い。 本発明で用いるアルミニウム合金には、さらに
上記の添加元素と作用してその効果を低減させる
ことのない他の遷移元素、例えばジルコニウム、
を加えてもよい。また常法によりチタンおよび硼
素を微量添加して結晶の微細化を図つてもよい。
さらに一般のアルミニウム合金中に含有される
鉄、珪素、銅等の不純物については、通常の合金
中に許容される範囲、すなわち鉄0.4％以下、珪
素0.4％以下、銅0.1％以下であれば、存在してい
ても差しつかえない。 本発明では、上述の組成のアルミニウム合金溶
湯を、連続的に鋳造圧延して、直接に３〜20mm、
好ましくは４〜15mmの厚さの帯状板を製造する。
連続鋳造圧延法は公知であり、ハンター法、3C
法、ハザレー法などいくつかの方法が知られてい
る。これらの連続鋳造圧延法によれば、２個の回
転する鋳造用ロールまたは走行する鋳造用ベルト
などで構成される鋳型間にノズルを配置し、この
ノズルを経て合金溶湯を鋳型内に導入し、鋳型で
冷却しながら同時に圧延することにり帯状板が製
造される。この方法によれば、鋳造時にマンガン
およびクロムの固溶量が増加するため、前記した
マンガンおよびクロムの添加量範囲内ではマンガ
ン、クロムを含む金属間化合物などは殆んど晶出
せず、後続の熱処理と組合せることにより再結晶
微細化効果を著るしく向上させることができる。
連続鋳造圧延の鋳造速度（帯状板の進行速度）は
0.5〜1.3ｍ／分、溶湯温度は680〜73℃が適当で
ある。 このようにして得られた帯状板は、470〜530℃
の間の温度で焼きなまし処理を施す。焼きなまし
時間は６〜24時間が適当である。温度が低い場合
には時間を長くし、温度が高い場合には時間を短
くすることは、一般の熱処理と同様である。この
焼きなましにより、鋳造時に晶出したマグネシウ
ムを均一に溶体化させ、動的な再結晶に及ぼすマ
グネシウムの効果を高めることができる。また、
過飽和に固溶したマンガンおよびクロムを、再結
晶粒界の移動の阻止に有効な均一微細な析出物と
して析出させることができる。焼きなまし温度が
470℃よりも低いと、マグネシウムを十分に溶体
化させ、しかもマンガンおよびクロムを有効に析
出させることはできない。また、530℃を超える
と、マンガンおよびクロムの析出量が減少し、か
つ析出物も粗大化するので、粒界移動阻止の効果
が著るしく低下する。 好適な焼きなまし温度は490〜510℃である。 焼きなました帯状板は、次いで熱間圧延を行な
うことなく、直接70％以上、好ましくは80％以上
の圧延率に達するまで冷間圧延される。これによ
り焼きなましにより得られた添加元素の微細な析
出状態を維持することができ、優れた超塑性特性
を示す合金板を製造することができる。もし焼き
なましたのち熱間圧延を行なうと、この添加元素
の微細な析出状態を維持することは不可能であ
り、得られる合金板の超塑性特性が損なわれる。
通常は0.5〜2.0mmの厚さとなるまで圧延する。 本発明方法により製造されたアルミニウム合金
板は、300℃以上、特に400℃以上の温度で優れた
超塑性特性を示す。従つて、この特性を利用し
て、一般の超塑性材料に適用される各種の加工法
により成形加工することができる。その代表的な
ものは、雌型を使用し、流体圧により材料を雌型
に密着させる真空成形およびバルヂ加工である。
加工時のひずみ速度は通常１×10-3〜１×10-1／
秒の範囲で、また単軸伸びは100〜500％の範囲で
行なうのが好ましい。 次に実施例および比較例により本発明を更に具
体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない
限り、以下の実施例に限定されるものではない。 実施例１〜３および比較例１〜４ 表―１に示す各種組成のアルミニウム合金を、
それぞれガス炉で溶解し、溶湯温度を750℃とし
て十分に脱ガスした。この溶湯にチタン５％、硼
素１％を含むアルミニウム母合金を、チタン含有
量が0.03％となるように添加した。直径30cmの２
個の水冷ロールで構成された駆動鋳型を用い、上
記の溶湯を730℃で100cm／分の鋳造速度で連続的
に鋳造圧延して厚さ5.5mmの帯状板を製造した。 この帯状板を表―１に示す条件で焼きなました
のち、冷間圧延により厚さ1.0mmの合金板とした
（圧延率約82％）。このようにして製造されたアル
ミニウム合金板から、JIS Z2201「金属材料引張
試験片」に準拠して引張り試験片（厚さ１mm、平
行部長さ25mm、平行部巾10mm）を切り出した。こ
の試験片につき、JIS Z2241「引張り試験法」に
準拠して標点間距離25mm、試験温度400〜530℃、
初期の歪速度が1.3×10-3／秒で引張り試験を行
ない、試験片の伸びを測定した。 結果を表―２に示す。 比較例 ５ 半連続鋳造により得られたスラブ（厚さ457mm、
巾1067mm）を熱間圧延して得られた厚さ６mmの圧
延板を、表―１の条件で焼きなましたのち、冷間
圧延により厚さ1.0mmの合金板とした。これを用
いて、上記と同様にして引張り試験を行ない、そ
の伸びを測定した。結果を表―２に示す。
関するものである。詳しくは、再結晶粒を微細化
することにより超塑性を著るしく向上させたアル
ミニウム合金板の製造法に関するものである。 外部から材料に機械的力を加えると、材料に局
部的変形（くびれ）が発生することなく、数百％
から千％に達する異常な伸びが得られる金属や合
金は、超塑性金属または超塑性合金として知られ
ている。アルミニウムの超塑性合金には、再結晶
微細粒超塑性合金と共晶微細組織超塑性合金の２
種類が知られている。再結晶微細粒超塑性合金
は、冷間圧延された合金板を焼鈍することにより
新たに生ずる再結晶粒を、微細になるように制御
したものである。また、共晶微細組織超塑性合金
は、鋳造時に微細になるように制御した共晶（混
合相）組織を、圧延板まで持ち来たしたものであ
る。これらいずれの超塑性合金においても、その
組織は直径0.5ミクロンから最大10ミクロンの微
細な結晶粒からなり、円滑な粒界移動またはすべ
りが起ることにより、材料の塑性変形が容易に行
なわれる。再結晶微細粒超塑性合金では、結晶粒
の粗大化を阻止するために特殊な元素を添加する
ことが必要である。多くの場合、このような効果
を示す添加元素としては、遷移元素が用いられて
いる。また、超塑性合金に引続き変形を生じさせ
ると、結晶粒内で加工硬化が起り、ついには塑性
変形が困難となる。このような加工硬化を低減さ
せるため、上記元素に加えて更に銅、マグネシウ
ム、亜鉛等を加えることも知られている。これら
の元素は、動的再結晶、すなわち材料の変形と同
時に再結晶を起こし、常に変形前の材料の組織を
再生する作用を有する。 本発明は連続鋳造圧延工程を経由することによ
り、アルミニウム合金の超塑性を著るしく向上さ
せる方法を提供するものである。 本発明によれば、4.0〜6.0（重量）％のマグネ
シウム、0.4〜1.5（重量）％のマンガンおよび0.05
〜0.2（重量）％のクロムを含むアルミニウム合金
溶湯を、連続的に鋳造圧延して厚さ３〜20mmの帯
状板とし、次いでこれを470〜530℃の温度で焼き
なまし処理を施したのち、70％以上の圧延率に達
するまで冷間圧延を行なうことにより、超塑性の
著るしく向上したアルミニウム合金板を製造する
ことができる。 本発明を更に詳細に説明すると、本発明で用い
るアルミニウム合金は、4.0〜6.0（重量）％のマ
グネシウム、0.4〜1.5（重量）％のマンガンおよ
び0.05〜0.2（重量）％のクロムを含んでいること
が必要である。マグネシウムは、前述の如く、動
的再結晶ないし回復を生じさせるのに有効な元素
である。マグネシウムは多いほど効果的であり、
少くとも4.0（重量）％は必要である。しかし、
6.0（重量）％よりも多くなると、粗大化したβ相
（Mg―Al化合物）が粒界に晶出し、冷間圧延を
困難にする。マンガンとクロムとは再結晶粒の阻
大化を阻止する作用を有する。マンガンは1.5（重
量）％以下、すなわち鋳造時にほぼ固溶し得る範
囲で添加する。しかし0.4％未満ではその添加効
果は少ない。鋳造時に固溶し得る以上のマンガン
を添加すると、鋳造時に粗大な晶出物を生ずる。
この晶出物は再結晶粒の微細化に寄与しないばか
りでなく、冷間圧延に悪影響を及ぼす。同様にク
ロムも、その添加量が0.2％より多くなると、マ
ンガンと粗大な化合物をつくり易くなり、マンガ
ンおよびクロムの微細化効果を失なわせる。ま
た、その添加量が0.05％未満では添加効果が少な
い。 本発明で用いるアルミニウム合金には、さらに
上記の添加元素と作用してその効果を低減させる
ことのない他の遷移元素、例えばジルコニウム、
を加えてもよい。また常法によりチタンおよび硼
素を微量添加して結晶の微細化を図つてもよい。
さらに一般のアルミニウム合金中に含有される
鉄、珪素、銅等の不純物については、通常の合金
中に許容される範囲、すなわち鉄0.4％以下、珪
素0.4％以下、銅0.1％以下であれば、存在してい
ても差しつかえない。 本発明では、上述の組成のアルミニウム合金溶
湯を、連続的に鋳造圧延して、直接に３〜20mm、
好ましくは４〜15mmの厚さの帯状板を製造する。
連続鋳造圧延法は公知であり、ハンター法、3C
法、ハザレー法などいくつかの方法が知られてい
る。これらの連続鋳造圧延法によれば、２個の回
転する鋳造用ロールまたは走行する鋳造用ベルト
などで構成される鋳型間にノズルを配置し、この
ノズルを経て合金溶湯を鋳型内に導入し、鋳型で
冷却しながら同時に圧延することにり帯状板が製
造される。この方法によれば、鋳造時にマンガン
およびクロムの固溶量が増加するため、前記した
マンガンおよびクロムの添加量範囲内ではマンガ
ン、クロムを含む金属間化合物などは殆んど晶出
せず、後続の熱処理と組合せることにより再結晶
微細化効果を著るしく向上させることができる。
連続鋳造圧延の鋳造速度（帯状板の進行速度）は
0.5〜1.3ｍ／分、溶湯温度は680〜73℃が適当で
ある。 このようにして得られた帯状板は、470〜530℃
の間の温度で焼きなまし処理を施す。焼きなまし
時間は６〜24時間が適当である。温度が低い場合
には時間を長くし、温度が高い場合には時間を短
くすることは、一般の熱処理と同様である。この
焼きなましにより、鋳造時に晶出したマグネシウ
ムを均一に溶体化させ、動的な再結晶に及ぼすマ
グネシウムの効果を高めることができる。また、
過飽和に固溶したマンガンおよびクロムを、再結
晶粒界の移動の阻止に有効な均一微細な析出物と
して析出させることができる。焼きなまし温度が
470℃よりも低いと、マグネシウムを十分に溶体
化させ、しかもマンガンおよびクロムを有効に析
出させることはできない。また、530℃を超える
と、マンガンおよびクロムの析出量が減少し、か
つ析出物も粗大化するので、粒界移動阻止の効果
が著るしく低下する。 好適な焼きなまし温度は490〜510℃である。 焼きなました帯状板は、次いで熱間圧延を行な
うことなく、直接70％以上、好ましくは80％以上
の圧延率に達するまで冷間圧延される。これによ
り焼きなましにより得られた添加元素の微細な析
出状態を維持することができ、優れた超塑性特性
を示す合金板を製造することができる。もし焼き
なましたのち熱間圧延を行なうと、この添加元素
の微細な析出状態を維持することは不可能であ
り、得られる合金板の超塑性特性が損なわれる。
通常は0.5〜2.0mmの厚さとなるまで圧延する。 本発明方法により製造されたアルミニウム合金
板は、300℃以上、特に400℃以上の温度で優れた
超塑性特性を示す。従つて、この特性を利用し
て、一般の超塑性材料に適用される各種の加工法
により成形加工することができる。その代表的な
ものは、雌型を使用し、流体圧により材料を雌型
に密着させる真空成形およびバルヂ加工である。
加工時のひずみ速度は通常１×10-3〜１×10-1／
秒の範囲で、また単軸伸びは100〜500％の範囲で
行なうのが好ましい。 次に実施例および比較例により本発明を更に具
体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない
限り、以下の実施例に限定されるものではない。 実施例１〜３および比較例１〜４ 表―１に示す各種組成のアルミニウム合金を、
それぞれガス炉で溶解し、溶湯温度を750℃とし
て十分に脱ガスした。この溶湯にチタン５％、硼
素１％を含むアルミニウム母合金を、チタン含有
量が0.03％となるように添加した。直径30cmの２
個の水冷ロールで構成された駆動鋳型を用い、上
記の溶湯を730℃で100cm／分の鋳造速度で連続的
に鋳造圧延して厚さ5.5mmの帯状板を製造した。 この帯状板を表―１に示す条件で焼きなました
のち、冷間圧延により厚さ1.0mmの合金板とした
（圧延率約82％）。このようにして製造されたアル
ミニウム合金板から、JIS Z2201「金属材料引張
試験片」に準拠して引張り試験片（厚さ１mm、平
行部長さ25mm、平行部巾10mm）を切り出した。こ
の試験片につき、JIS Z2241「引張り試験法」に
準拠して標点間距離25mm、試験温度400〜530℃、
初期の歪速度が1.3×10-3／秒で引張り試験を行
ない、試験片の伸びを測定した。 結果を表―２に示す。 比較例 ５ 半連続鋳造により得られたスラブ（厚さ457mm、
巾1067mm）を熱間圧延して得られた厚さ６mmの圧
延板を、表―１の条件で焼きなましたのち、冷間
圧延により厚さ1.0mmの合金板とした。これを用
いて、上記と同様にして引張り試験を行ない、そ
の伸びを測定した。結果を表―２に示す。
【表】
Claims (1)
- １ 4.0〜6.0（重量）％のマグネシウム、0.4〜1.5
（重量）％のマンガンおよび0.05〜0.2（重量）％
のクロムを含むアルミニウム合金溶湯を、連続的
に鋳造圧延して厚さ３〜20mmの帯状板とし、次い
でこれを470〜530℃の温度で焼きなまし処理を施
したのち、70％以上の圧延率に達するまで冷間圧
延を行なうことを特徴とする超塑性アルミニウム
合金板の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3626881A JPS57152453A (en) | 1981-03-13 | 1981-03-13 | Manufacture of superplastic aluminum alloy sheet |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3626881A JPS57152453A (en) | 1981-03-13 | 1981-03-13 | Manufacture of superplastic aluminum alloy sheet |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57152453A JPS57152453A (en) | 1982-09-20 |
| JPS6357491B2 true JPS6357491B2 (ja) | 1988-11-11 |
Family
ID=12465015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3626881A Granted JPS57152453A (en) | 1981-03-13 | 1981-03-13 | Manufacture of superplastic aluminum alloy sheet |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57152453A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6047900B2 (ja) * | 1981-11-10 | 1985-10-24 | 株式会社化成直江津 | 超塑性アルミニウム合金およびその製造法 |
| JPS627835A (ja) * | 1985-07-04 | 1987-01-14 | Showa Alum Corp | 微細結晶粒組織を有するアルミニウム合金の製造法 |
| JPS627836A (ja) * | 1985-07-04 | 1987-01-14 | Showa Alum Corp | 微細結晶粒組織を有するアルミニウム合金の製造法 |
| JP2844411B2 (ja) * | 1993-07-12 | 1999-01-06 | スカイアルミニウム株式会社 | 冷間予成形可能な超塑性成形用アルミニウム合金板およびその製造方法 |
| JP2921820B2 (ja) | 1994-05-11 | 1999-07-19 | 本田技研工業株式会社 | 冷間予成形可能な超塑性成形用アルミニウム合金板及びその製造方法 |
| US6811625B2 (en) | 2002-10-17 | 2004-11-02 | General Motors Corporation | Method for processing of continuously cast aluminum sheet |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1566800A (en) * | 1975-10-29 | 1980-05-08 | Ti Ltd | Aluminium base alloys |
-
1981
- 1981-03-13 JP JP3626881A patent/JPS57152453A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57152453A (en) | 1982-09-20 |
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