CN110475885A - 铝合金材料以及使用其的导电构件、电池用构件、紧固部件、弹簧用部件和结构用部件 - Google Patents

Abstract

本发明的铝合金材料具有特定的合金组成，具有晶粒一致朝向一个方向延伸的纤维状的金相组织，在与上述一个方向平行的截面中，上述晶粒的垂直于长度方向的尺寸的平均值为400nm以下。另外，本发明的铝合金材料中，其主表面具有满足通过X射线衍射法求出的源自{100}面的衍射峰的峰强度I₂₀₀与源自{110}面的衍射峰的峰强度I₂₂₀的峰强度比R(I₂₀₀/I₂₂₀)为0.20以上的晶体取向分布。

Description

铝合金材料以及使用其的导电构件、电池用构件、紧固部件、 弹簧用部件和结构用部件

技术领域

本发明涉及高强度的铝合金材料。这种铝合金材料可用于广泛的用途，例如可用于导电构件(电梯电缆、航空器用电线等)、电池用构件、紧固部件、弹簧用部件和结构用部件。

背景技术

近年来，随着金属构件形状的多样化，对利用电子束、激光等对金属粉末进行烧结而将三维结构体造型为所期望的形状的技术进行了广泛研究。然而，这种技术中使用金属粉末，如果使金属粉末过于微细化则存在容易爆炸等问题。

因此，最近开发出例如通过对金属制的细线进行编、织、结合、相接、连接等方法来将三维结构物造型的技术。就这种方法而言，对例如金属丝编织多孔材料(Wire WovenCellular Materials)进行了研究，并期待用于电池用部件、散热器、冲击吸收构件等。

另外，作为上述的金属制细线，广泛使用铁系或铜系线材，但最近，正研究替换成铝系材料，其与铁系或铜系金属材料相比，比重小，并且除了热膨胀系数大之外，电和热的传导性也较好，耐腐蚀性优异，特别是弹性系数小且柔软地弹性变形。

然而，纯铝材与铁系或铜系的金属材料相比存在强度低的问题。另外，作为强度较高的铝合金材料的、2000系(Al-Cu系)和7000系(Al-Zn-Mg系)的铝合金材料，存在耐腐蚀性、耐应力腐蚀开裂性差等问题。

因此，最近广泛使用含有Mg和Si且电和热的传导性、以及耐腐蚀性优异的6000系(Al-Mg-Si系)铝合金材料。然而，这种6000系的铝合金材料虽然在铝合金材料中强度高，但强度仍不够充分，期望进一步提高强度。

另一方面，作为提高铝合金材料强度的方法，已知下述方法，即，利用包含非晶相的铝合金原材的结晶化的方法(专利文献1)、利用ECAP法的微细晶粒形成方法(专利文献2)、通过在室温以下的温度下实施冷加工的微细晶粒形成方法(专利文献3)、使碳纳米纤维分散的方法(专利文献4)等。然而，这些方法所制造的铝合金材料的大小均较小，难以在工业上实际使用。

另外，专利文献5中公开了通过控制轧制温度来得到具有微细组织的Al-Mg系合金的方法。该方法虽然在工业批量生产性方面优异，但是课题是需要进一步提高强度。

另一方面，铝合金材料还存在下述问题，即，在谋求强度的提高时，与强度相反的特性即弯曲加工性会下降。因此，例如在使用铝合金材料作为用于将上述的三维结构体造型的细线时，期望在提高强度的同时也进一步提高弯曲加工性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5-331585号公报

专利文献2：日本特开平9-137244号公报

专利文献3：日本特开2001-131721号公报

专利文献4：日本特开2010-159445号公报

专利文献5：日本特开2003-027172号公报

发明内容

[发明要解决的课题]

本发明的目的在于提供可成为铁系或铜系的金属材料的替代品的具有高强度和优异的弯曲加工性的铝合金材料以及使用其的导电构件、电池用构件、紧固部件、弹簧用部件和结构用部件。

[用于解决课题的手段]

本发明人反复进行了深入研究，结果发现：使铝合金材料具有规定合金组成且具有晶粒一致朝向一个方向延伸的纤维状的金相组织，在与上述一个方向平行的截面中，上述晶粒的垂直于长度方向的尺寸的平均值为400nm以下，并且上述铝合金材料的主表面具有满足下述条件的晶体取向分布，即，通过X射线衍射法求出的源自{100}面的衍射峰的峰强度I₂₀₀与源自{110}面的衍射峰的峰强度I₂₂₀的峰强度比R(I₂₀₀/I₂₂₀)为0.20以上，由此得到兼具与铁系或铜系的金属材料相当的高强度、和优异的弯曲加工性的铝合金材料，基于所述见解完成了本发明。

即，本发明的主旨构成如下所述。

[1]一种铝合金材料，其具有下述合金组成：

含有：Mg：0.2～1.8质量％，Si：0.2～2.0质量％，Fe：0.01～1.50质量％，选自Cu、Ag、Zn、Ni、B、Ti、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr和Sn中的1种以上：合计0～2.0质量％，余量由Al和不可避免的杂质构成，

具有晶粒一致朝向一个方向延伸的纤维状的金相组织，

在与上述一个方向平行的截面中，上述晶粒的垂直于长度方向的尺寸的平均值为400nm以下，

上述铝合金材料的主表面具有满足下述条件的晶体取向分布，即，通过X射线衍射法求出的源自{100}面的衍射峰的峰强度I₂₀₀与源自{110}面的衍射峰的峰强度I₂₂₀的峰强度比R(I₂₀₀/I₂₂₀)为0.20以上。

[2]根据上述[1]所述的铝合金材料，其中，含有选自Cu、Ag、Zn、Ni、B、Ti、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr和Sn中的1种以上：合计0质量％。

[3]根据上述[1]所述的铝合金材料，其中，含有选自Cu、Ag、Zn、Ni、B、Ti、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr和Sn中的1种以上：合计0.06～2.0质量％。

[4]根据上述[1]至[3]中任一项所述的铝合金材料，其中，维氏硬度(HV)为100～250。

[5]根据上述[1]至[4]中任一项所述的铝合金材料，其被选自由Cu、Ni、Ag、Sn、Au和Pd组成的组中的至少1种金属覆盖。

[6]一种导电构件，其使用上述[1]至[5]中任一项所述的铝合金材料。

[7]根据上述[6]所述的导电构件，其中，导电构件为电梯电缆。

[8]根据上述[6]所述的导电构件，其中，导电构件为航空器用电线。

[9]一种电池用构件，其使用上述[1]至[5]中任一项所述的铝合金材料。

[10]一种紧固部件，其使用上述[1]至[5]中任一项所述的铝合金材料。

[11]一种弹簧用部件，其使用上述[1]至[5]中任一项所述的铝合金材料。

[12]一种结构用部件，其使用上述[1]至[5]中任一项所述的铝合金材料。

[发明的效果]

根据本发明，铝合金材料具有规定合金组成且具有晶粒一致朝向一个方向延伸的纤维状的金相组织，在与上述一个方向平行的截面中，上述晶粒的垂直于长度方向的尺寸的平均值为400nm以下，并且上述铝合金材料的主表面具有满足下述条件的晶体取向分布，即，通过X射线衍射法求出的源自{100}面的衍射峰的峰强度I₂₀₀与源自{110}面的衍射峰的峰强度I₂₂₀的峰强度比R(I₂₀₀/I₂₂₀)为0.20以上，由此得到兼具与铁系或铜系的金属材料相当的高强度和优异的弯曲加工性的铝合金材料以及使用其的导电构件、电池用构件、紧固部件、弹簧用部件和结构用部件。

附图说明

图1是示意性表示本发明涉及的铝合金材料的金相组织的结构的立体图。

图2是表示纯铝、纯铜和本发明涉及的铝合金材料的加工度与拉伸强度的关系的曲线图。

图3是通过层错能对各种面心立方金属的冷拉丝后的晶体取向分布进行整理后的图(引自A.T.ENGLISH和G.Y.CHIN，“On the variation of wire texture with stackingfault energy in f.c.c.metals and alloys”ACTA METALLURGICA第13卷(1965)第1013-1016页.)。

图4是利用X射线衍射法对铝合金线材的主表面进行测定时的一例，特别是，图4的(a)是示意性表示测定时的试样配置的图，图4的(b)表示线材的法线方向ND(表面方向)和长度方向LD(拉丝方向DD)。

图5是(001)标准投影图。

图6是(110)标准投影图。

图7的(a)和(b)是示意性表示本发明的铝合金材料和其它线材的绞线结构体的一个实施方式的图，图7的(a)是横向剖视图、图7的(b)为俯视图。

图8的(a)～(c)是示意性表示图7的绞线结构体的其它实施方式的剖视图，图8的(a)是以集合绞线构成的方式，图8的(b)是以1×37结构的同心绞线构成的方式，图8的(c)是以7×7结构的绳绞线构成的方式。

图9是示出实施例2涉及的铝合金线材的平行于长度方向X的截面的、金相组织的TEM图像。

图10是示出实施例14涉及的铝合金线材的平行于长度方向X的截面的、金相组织的TEM图像。

具体实施方式

以下对本发明的铝合金材料的优选实施方式进行详细说明。需要说明的是，下文中，用“～”表示的数值范围表示包含“～”的前后所记载的数值作为下限值和上限值的范围。

根据本发明的铝合金材料，其特征在于，具有下述合金组成：含有：Mg：0.2～1.8质量％，Si：0.2～2.0质量％，Fe：0.01～1.50质量％，选自Cu、Ag、Zn、Ni、B、Ti、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr和Sn中的1种以上：合计0～2.0质量％，余量由Al和不可避免的杂质构成，具有晶粒一致朝向一个方向延伸的纤维状的金相组织，在与上述一个方向平行的截面中，上述晶粒的垂直于长度方向的尺寸的平均值为400nm以下，进一步上述铝合金材料的主表面具有满足下述条件的晶体取向分布，即，通过X射线衍射法求出的源自{100}面的衍射峰的峰强度I₂₀₀与源自{110}面的衍射峰的峰强度I₂₂₀的峰强度比R(I₂₀₀/I₂₂₀)为0.20以上。

这里，上述合金组成中列举了含量范围的成分中的、含量范围的下限值记载为“0质量％”的成分是指适当抑制的成分、或根据需要而任选添加的成分。即，“0质量％”是指不含该成分。

本说明书中，“晶粒”是指被取向差边界包围的部分，这里的“取向差边界”是指：在利用透射电子显微镜法(TEM)、扫描透射电子显微镜法(STEM)、扫描离子显微镜(SIM)等观察金相组织时，对比度(通道衬度)间歇地发生变化的边界。另外，晶粒的垂直于长度方向的尺寸对应于取向差边界的间隔。

另外，“主表面”是指：铝合金材料的平行于加工方向(拉伸方向)的面，是直接接触工具(轧辊、拉拔模)、被实施拉伸加工(减厚加工)的面(以下称为加工面)。例如，当铝合金材料为线棒材时，主表面(加工面)是线棒材的平行于拉丝方向(长度方向)的面，当铝合金材料为板材时，主表面(加工面)是板材的平行于轧制方向的面中接触轧辊等的面(表背2面)。

这里，加工方向是指拉伸加工的进行方向。例如，当铝合金材料为线棒材时，线棒材的长度方向(垂直于线径的方向)对应于拉丝方向。另外，当铝合金材料为板材时，轧制加工状态下的长度方向对应于轧制方向。需要说明的是，为板材时，轧制加工后有时会裁切成规定大小而进行切片，这种情况下裁切后的长度方向与加工方向未必一致，此时也可以由板材表面的加工面确认轧制方向。

本发明涉及的铝合金材料具有晶粒一致朝向一个方向延伸的纤维状金相组织。图1中示出了示意性地表示本发明铝合金材料的金相组织的形貌的立体图。如图1所示，本发明铝合金材料具有细长形状的晶粒1形成一致朝向一个方向X延伸的状态的纤维状组织。这种细长形状的晶粒与以往的微细晶粒、和仅单纯地纵横比较大的扁平晶粒完全不同。即，本发明的晶粒为纤维那样的细长形状，且其垂直于长度方向(加工方向X)的尺寸t的平均值为400nm以下。这种微细晶粒一致朝向一个方向延伸的纤维状金相组织可以说是以往的铝合金材料中没有的新金相组织。

另外，本发明的铝合金材料的主表面控制为满足下述条件的晶体取向分布，即，通过X射线衍射法求出的源自{100}面的衍射峰的峰强度I₂₀₀与源自{110}面的衍射峰的峰强度I₂₂₀的峰强度比R(I₂₀₀/I₂₂₀)为0.20以上。这种控制为规定晶体取向分布的织构可以说是以往的铝合金材料的主表面中不存在的新织构。

具有上述金相组织且主表面具有上述织构的本发明铝合金材料可实现兼顾与铁系、铜系的金属材料相当的高强度(例如拉伸强度370MPa以上、维氏硬度(HV)100以上)、和优异的弯曲加工性(例如，铝合金材料为线材时，在基于JIS Z 2248：2006进行的W弯曲试验中，内侧弯曲半径为线径的30～70％时不产生裂纹)。

另外，使晶粒直径变得微细除了提高强度以外，也直接关系到改善晶界腐蚀的作用、改善疲劳特性的作用、减少塑性加工后的表面粗糙的作用、减少剪切加工时的塌边、毛刺的作用等，有全面提高材料功能的效果。

另外，本发明铝合金材料即使为Al-Mg-Si-Fe系的构成元素少的合金组成也能实现高强度，另外，由于构成元素少，还能大幅提高再循环性。

(1)合金组成

[第一实施方式]

示出本发明铝合金材料的第一实施方式的合金组成和其作用。

本发明铝合金材料的第一实施方式中，含有Mg 0.2～1.8质量％，Si 0.2～2.0质量％，Fe 0.01～1.50质量％，选自Cu、Ag、Zn、Ni、B、Ti、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr和Sn中的1种以上合计0质量％。即，第一实施方式的铝合金材料具有由必需添加元素、即Mg、Si和Fe以及余量的Al和不可避免的杂质构成的合金组成。

＜Mg：0.2～1.8质量％＞

Mg(镁)具有固溶于铝母材中并进行强化的作用，并且具有通过和Si的协同效应而提高拉伸强度的作用。然而，当Mg含量小于0.2质量％时，上述作用效果不充分，另外，当Mg含量超过1.8质量％时，形成有晶析物，加工性(拉丝加工性、弯曲加工性等)降低。因此，将Mg含量设为0.2～1.8质量％，优选为0.4～1.4质量％。

＜Si：0.2～2.0质量％＞

Si(硅)具有固溶于铝母材中并进行强化的作用，并且具有通过和Mg的协同效应而提高拉伸强度、耐挠曲疲劳特性的作用。然而，当Si含量小于0.2质量％时，上述作用效果不充分，另外，当Si含量超过2.0质量％时，形成晶析物，加工性降低。因此，将Si含量设为0.2～2.0质量％，优选为0.4～1.4质量％。

＜Fe：0.01～1.50质量％＞

Fe(铁)是通过主要形成Al-Fe系金属间化合物从而有助于晶粒的微细化，并且提高拉伸强度的元素。这里，金属间化合物是指由两种以上金属构成的化合物。由于Fe在655℃下仅能够以0.05质量％固溶于Al中，在室温下更少，因此无法固溶于Al中的剩余的Fe会作为Al-Fe系、Al-Fe-Si系、Al-Fe-Si-Mg系等金属间化合物而晶析或析出。在本说明书中，将像上述主要由Fe和Al构成的金属间化合物称为Fe系化合物。该金属间化合物有助于晶粒的微细化，并且提高拉伸强度。另外，Fe具有也通过固溶于Al中的Fe而提高拉伸强度的作用。当Fe含量小于0.01质量％时，这些作用效果不充分，另外，当Fe含量超过1.50质量％时，晶析物变多，加工性降低。这里，晶析物是指在合金铸造凝固时所产生的金属间化合物。因此，Fe含量设为0.01～1.50质量％，优选为0.05～0.33质量％，更优选为0.05～0.29质量％，进一步优选为0.05～0.16质量％。

＜余量：Al和不可避免的杂质＞

上述成分以外的余量为Al(铝)和不可避免的杂质。这里所谓的不可避免的杂质是指制造工序上不可避免地可能含有的含量水平的杂质。不可避免的杂质根据其含量也有可能成为降低导电率的主要原因，所以优选考虑导电率的降低而将不可避免的杂质的含量抑制到某种程度。作为可列举为不可避免的杂质的成分，可列举例如Bi(铋)、Pb(铅)、Ga(镓)、Sr(锶)等。需要说明的是，关于这些成分含量的上限，只需将每种上述成分设为0.05质量％、并将上述成分的总量设为0.15质量％即可。

[第二实施方式]

接下来示出本发明的铝合金材料的第二实施方式的合金组成和其作用。

本发明的铝合金材料的第二实施方式中，含有Mg 0.2～1.8质量％，Si 0.2～2.0质量％，Fe 0.01～1.50质量％，选自Cu、Ag、Zn、Ni、B、Ti、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr和Sn中的1种以上：合计0.06～2.0质量％。即，第二实施方式的铝合金材料具有由必需添加元素即Mg、Si和Fe、选自Cu、Ag、Zn、Ni、B、Ti、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr和Sn中的1种以上的进一步的任意添加元素、和余量的Al和不可避免的杂质构成的合金组成。

＜Mg：0.2～1.8质量％＞

Mg(镁)具有固溶于铝母材中并进行强化的作用，并且具有通过和Si的协同效应而提高拉伸强度的作用。然而，当Mg含量小于0.2质量％时，上述作用效果不充分，另外，当Mg含量超过1.8质量％时，形成有晶析物，加工性(拉丝加工性、弯曲加工性等)降低。因此，将Mg含量设为0.2～1.8质量％，优选为0.4～1.4质量％。

＜Si：0.2～2.0质量％＞

Si(硅)具有固溶于铝母材中并进行强化的作用，并且具有通过和Mg的协同效应而提高拉伸强度、耐挠曲疲劳特性的作用。然而，当Si含量小于0.2质量％时，上述作用效果不充分，另外，当Si含量超过2.0质量％时，形成有晶析物，加工性降低。因此，将Si含量设为0.2～2.0质量％，优选为0.4～1.4质量％。

＜Fe：0.01～1.50质量％＞

Fe(铁)是通过主要形成Al-Fe系金属间化合物从而有助于晶粒的微细化，并且提高拉伸强度的元素。这里，金属间化合物是指由两种以上金属构成的化合物。由于Fe在655℃下仅能够以0.05质量％固溶于Al中，在室温下更少，因此无法固溶于Al中的剩余的Fe会作为Al-Fe系、Al-Fe-Si系、Al-Fe-Si-Mg系等金属间化合物而晶析或析出。在本说明书中，将像上述主要由Fe和Al构成的金属间化合物称为Fe系化合物。该金属间化合物有助于晶粒的微细化，并且提高拉伸强度。另外，Fe具有也通过固溶于Al中的Fe而提高拉伸强度的作用。当Fe含量小于0.01质量％时，这些作用效果不充分，另外，当Fe含量超过1.50质量％时，晶析物变多，加工性降低。这里，晶析物是指在合金铸造凝固时所产生的金属间化合物。因此，Fe含量设为0.01～1.50质量％，优选为0.05～0.33质量％，更优选为0.05～0.29质量％，进一步优选为0.05～0.16质量％。

本发明铝合金材料的第二实施方式中，除了必需添加元素即Mg、Si、Fe以外，还含有合计0.06～2.0质量％的选自Cu、Ag、Zn、Ni、B、Ti、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr和Sn中的1种以上。

＜选自Cu、Ag、Zn、Ni、B、Ti、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr和Sn中的1种以上：合计0.06～2.0质量％＞

Cu(铜)、Ag(银)、Zn(锌)、Ni(镍)、B(硼)、Ti(钛)、Co(钴)、Au(金)、Mn(锰)、Cr(铬)、V(钒)、Zr(锆)、Sn(锡)均为提高耐热性的元素。作为这些成分提高耐热性的机制，可列举例如：上述成分的原子半径与铝的原子半径之差大、从而使晶界的能量降低，上述成分的扩散系数大，从而进入晶界时会使晶界的迁移率降低，与空穴的相互作用大、从而通过捕获空穴而使扩散现象推迟等，我们认为这些机制协同地发挥作用。

这些成分的合计含量小于0.06质量％则上述作用效果不充分，另外，当这些成分的合计含量超过2.0质量％时，加工性下降。因此，将选自Cu、Ag、Zn、Ni、B、Ti、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr和Sn中的1种以上的合计含量设为0.06～2.0质量％，优选为0.3～1.2质量％。这些成分可以仅单独包含1种，也可以以两种以上的组合来包含。特别是，考虑到在腐蚀环境下使用时的耐腐蚀性，优选含有选自Zn、Ni、B、Ti、Co、Mn、Cr、V、Zr和Sn中的1种以上。

＜余量：Al和不可避免的杂质＞

上述成分以外的余量为Al(铝)和不可避免的杂质。这里所谓的不可避免的杂质是指制造工序上不可避免地可能含有的含量水平的杂质。不可避免的杂质根据其含量也有可能成为降低导电率的主要原因，所以优选考虑导电率的降低而将不可避免的杂质的含量抑制到某种程度。作为可列举为不可避免的杂质的成分，可列举例如Bi(铋)、Pb(铅)、Ga(镓)、Sr(锶)等。需要说明的是，关于这些成分含量的上限，只需将每种上述成分设为0.05质量％、并将上述成分的总量设为0.15质量％即可。

这种铝合金材料可通过对合金组成和制造工序进行组合、控制而实现。以下，对本发明铝合金材料的适当的制造方法进行说明。

(2)根据本发明的一个实施例的铝合金材料的制造方法

这种根据本发明的一个实施例的铝合金材料的特征在于，特别是通过将晶界以高密度导入到Al-Mg-Si-Fe系合金的内部来实现强度的提高。因此，与以往的铝合金材料中通常所进行的、使Mg-Si化合物析出硬化的方法在针对强度提高的手段上大为不同。而且，本发明的一实施例的铝合金材料不是简单地谋求强度的提高、而是通过在拉伸加工过程中以规定条件引入稳定化热处理而促进Al-Mg-Si-Fe系合金的内部晶格缺陷的重排并使其稳定化，从而缓和内部应力，使通过变形而形成的晶体取向分布发生变化。结果具有下述特征：在提高强度的同时，还维持和提高了弯曲加工性。

本发明铝合金材料的优选制造方法中，对于具有上述规定合金组成的铝合金原材，不进行时效析出热处理[0]，而是将由加工度1.2以下的冷加工[1]和处理温度50～80℃、保持时间2～10小时的稳定化热处理[2]构成的处理组作为1组，按照该顺序重复进行3组以上，使冷加工[1]的合计加工度为3.0以上。根据需要，可以进行作为最终工序的调质退火[3]。以下进行详细说明。

通常，当对金属材料施加变形应力时，作为金属晶体的变形的基本过程，将产生晶体滑移。越是容易产生这种晶体滑移的金属材料，变形所需的应力越小，可以说强度越低。因此，在提高金属材料的强度时，重要的是抑制金相组织内产生的晶体滑移。作为抑制这种晶体滑移的主要因素，可列举金相组织内的晶界的存在，在对金属材料施加变形应力时，这种晶界能够防止晶体滑移在金相组织内传播，其结果为，能够提高金属材料的强度。

因此，在提高金属材料的强度时，考虑了以高密度将晶界导入到金相组织内的方式是理想的。这里，作为晶界的形成机制，例如可以考虑如下伴随金相组织的变形的、金属晶体的分裂。

通常，多晶材料的内部的应力状态起因于相邻晶粒之间取向的不同、或与加工工具接触的表层附近与主体内部之间的应变的空间分布而变成复杂的多轴状态。由于这些影响，从而变形前为单一取向的晶粒随着变形而分裂成多个取向，并且在发生分裂的各晶体之间形成晶界。

然而，所形成的晶界为从通常的12配位的最密原子排列背离的结构，并具有界面能。因此，可认为在通常的金相组织中，当晶界为一定密度以上时，增加的内部能量成为驱动力，并产生动态或静态恢复和重结晶。因此认为，由于通常情况下即使增加变形量，晶界的增加和减少也会同时产生，所以晶界密度变成饱和状态。

这种现象和作为现有金相组织的纯铝和纯铜中的加工度与拉伸强度的关系也是一致的。图2中示出纯铝、纯铜和本发明涉及的铝合金材料的、加工度与拉伸强度的关系的曲线图。需要说明的是，本发明涉及的铝合金材料的情况下，图2的横轴的加工度是指3次以上的冷加工[1]的合计加工度。

如图2所示，虽然作为通常的金相组织的纯铝和纯铜在较低的加工度下，可见拉伸强度的提高(硬化)，但是存在加工度越高，硬化量越饱和的倾向。这里，可认为加工度对应于对上述的金相组织施加的变形量，并且硬化量的饱和对应于晶界密度的饱和。

与此相对地，获知本发明铝合金材料即便增加加工度也会持续硬化，且强度随着加工持续上升。可认为这是由于本发明铝合金材料通过具有上述合金组成、特别是通过复合添加了规定量的Mg与Si，从而即便在金相组织内晶界为一定密度以上，也能够抑制内部能量的增加。其结果为，能防止金相组织内的恢复和重结晶，并能有效地在金相组织内增加晶界。

虽然通过这种Mg与Si的复合添加来提高强度的机制未必明确，但是可认为原因在于：(i)通过组合使用相对于Al原子原子半径较大的Mg原子和相对于Al原子原子半径较小的Si原子，从而各原子始终致密地填充(排列)于铝合金材料中；(ii)通过使2价的Mg和4价的Si与3价的Al原子共存，从而铝合金材料整体能够形成3价状态并实现价数稳定，由此能够有效地抑制伴随加工的内部能量的增加。

然而，通常经拉伸加工的金属材料相对于拉伸的伸长率低至数％程度，缺乏延展性。因此，在以上述方法谋求强度的提高时，有与强度相反的特性即弯曲加工性下降的倾向。特别是铝、铝合金的情况下，即使在伸长率为同等程度的材料之间进行比较时，弯曲加工性与铜、镍相比也差。

由于弯曲变形而产生的裂纹是如下产生的，即，金属晶体不均匀变形而产生局部应变且使金属材料表面形成凹凸，这种凹凸成为应力集中点，从而进一步推进了变形的局部化而产生裂纹。这种不均匀变形是金属材料达到加工硬化极限后的塑性不稳定现象。

本发明人得到了下述见解，即，这种不均匀变形的发生难易度与金属材料的晶体取向有关。通常，对FCC(面心立方格子)金属的金属材料施加拉拔加工、模锻加工等单轴变形或轧制加工等平面应变变形的应力时，这些变形所形成的稳定取向为晶体的{100}面或{111}面沿着金属材料的长度方向LD：Longitudinal Direction(拉伸方向DD：DrawingDirection)取向(LD与＜100＞方向或＜111＞方向平行，以下记作LD//＜100＞或LD//＜111＞)的晶体取向。其中，沿着LD//＜100＞取向的晶体不易发生不均匀变形。与此相对地，沿着LD//＜111＞取向的晶体不论哪个晶面朝向表面方向(法线方向ND：NormalDirection)都容易发生不均匀变形。即，对于不均匀变形的发生难易度而言，哪一晶面朝向LD很重要。

但是，已知上述的由于加工变形而产生的晶体取向分布、特别是晶体沿着LD//＜100＞或LD//＜111＞取向的比例根据金属种类而不同。例如，据A.T.English等1965年的研究报道，实施截面缩减率为99.97％的拉丝加工时，铝的晶体取向分布与同为FCC金属的铜、镍的情明显不同。如图3所示，铜和镍的情况下，LD//＜100＞的晶体取向的比例(晶体的体积比率)分别为34％和27％。与此相对地，铝的情况下LD//＜100＞的晶体取向的比例(晶体的体积比率)仅为5％，即，LD//＜111＞的晶体取向成为显著的晶体取向分布。因此，用常规加工方法(拉拔加工、轧制加工等)制作的铝合金材料中，由于变形而产生的晶体取向几乎均为容易发生不均匀变形的LD//＜111＞的晶体取向。

基于这些见解，本发明人发现：就铝合金材料的主表面的晶体取向分布而言，(1)LD//＜111＞的晶体取向是导致强变形的铝合金材料的弯曲加工性下降的主要因素；而且(2)通过减少LD//＜111＞的晶体取向、并且增加LD//＜100＞的晶体取向的比例可大幅改善高强度材料的弯曲加工性。

特别是对于铝合金材料的主表面的织构而言，晶体沿着LD//＜100＞取向时与沿着LD//＜111＞取向时相比，晶体滑移系的几何学配置不同从而晶体的滑移变形量变少，并且显著发生交叉滑移。由于这两个作用，弯曲变形中的加工硬化率大幅降低。由于这种持续性加工硬化，塑性不稳定现象得到显著抑制，可防止裂纹的产生。

综上，本发明从提高强度的观点出发按照最终加工度(合计加工度)为3以上的方式进行冷加工[1]，并且从维持和提高弯曲加工性的观点出发将每1次冷加工[1]的加工度设为1.2以下，进一步在冷加工[1]后进行处理温度50～80℃、保持时间2～10小时的稳定加热处理。即，将由加工度为1.2以下的冷加工[1]和处理温度50～80℃、保持时间2～10小时的稳定化热处理[2]构成的处理组作为1组，按照该顺序重复进行3组以上，使冷加工[1]的合计加工度为3.0以上。

本发明中，将每1次的加工度为1.2以下的冷加工[1]进行3次以上，从而使合计的加工度(合计加工度)为3.0以上。特别是通过将合计加工度设为较大，从而可以促进与金相组织的变形相伴随的金属晶体分裂，可以向铝合金材料的内部以高密度导入晶界。其结果是，铝合金材料的强度大幅提高。这种合计加工度优选为4.5以上，更优选为6.0以上，进一步优选为7.5以上，最优选为8.5以上。另外，合计加工度的上限没有特别限定，通常为15。

需要说明的是，在将加工前的截面面积设为s1，将加工后的截面面积设为s2(s1＞s2)时，加工度η由下述式(1)表示。

加工度(无量纲)：η＝ln(s1/s2)...(1)

另外，一次冷加工[1]优选经过多个道次而达到加工度1.2以下的期望加工度。例如，每1道次设为10～25％的截面缩减率并将其进行6～12道次左右，从而可以控制为加工度1.2以下的期望加工度。需要说明的是，一次冷加工[1]的加工度的下限没有特别限定，从适宜地促进金属晶体的分裂的观点出发，优选设为0.6。

另外，根据目标铝合金材料的形状(线棒材、板材、条、箔等)适当选择加工方法即可，可列举例如盒式辊模(Cassette Roller Dies)、槽辊轧制、圆线轧制、利用模具等进行的拉拔加工、模锻等。另外，只要在公知范围内对上述加工中的各条件(润滑油的种类、加工速度、加工放热等)进行适当调整即可。

另外，只要铝合金原材具有上述合金组成，则不进行特别限定，例如可以根据使用目的适当选择使用挤压材料、铸锭材料、热轧材料、冷轧材料等。

另外，本发明中，将每1次的加工度为1.2以下的冷加工[1]进行3次以上，各冷加工[1]之后成组地进行规定稳定化热处理[2]。通过在多次冷加工[1]之间高频地导入这种稳定化热处理[2]，从而具有防止通常的由变形引起的晶体取向中产生的LD//＜111＞的晶体旋转(取向)、促进LD//＜100＞的晶体旋转(取向)的作用。稳定化热处理[2]的处理温度设为50～80℃。稳定化热处理[2]的处理温度低于50℃时，难以得到上述的作用，超过80℃时，晶界的密度下降，强度下降。另外，稳定化热处理[2]的保持时间优选设为2～10小时。需要说明的是，这种热处理的各条件可以根据不可避免的杂质的种类和量、以及铝合金原材的固溶和析出状态而适当调整。

另外，本发明中不进行以往在冷加工[1]前所进行的时效析出热处理[0]。这种时效析出热处理[0]通常是通过将铝合金原材在160～240℃下保持1分钟～20小时来促进Mg-Si化合物的析出。然而，在对铝合金原材实施这种时效析出热处理[0]时，基于上述高的合计加工度的冷加工[1]由于会使材料内部产生加工破裂而无法进行。

另外，本发明中，也可以为了释放残留应力、提高伸长率而进行调质退火[3]作为对铝合金材料的最终处理。在进行调质退火[3]时，将处理温度设为50～160℃。在调质退火[3]的处理温度低于50℃时，不易得到上述的效果，当超过160℃时，会因恢复或重结晶而引起晶粒生长、强度降低。另外，调质退火[3]的保持时间优选为1～48小时。需要说明的是，可根据不可避免的杂质的种类和量、以及铝合金原材的固溶和析出状态来适当调整这种热处理的各条件。

另外，本发明中，如上所述，通过利用模具进行拉拔和轧制等方法对铝合金原材进行较高加工度的加工。因此，其结果为，能够得到长条的铝合金材料。另一方面，在像粉末烧结、压缩扭转加工、高压扭转(HPT)、锻造加工等通道转角挤压(ECAP)等现有的铝合金材料的制造方法中，难以得到这种长条的铝合金材料。本发明铝合金材料优选以10m以上的长度进行制造。另外，虽然制造时的铝合金材料的长度的上限未被特别设置，但是考虑到操作性等，优选设为6000m。

另外，如上所述，对于本发明铝合金材料而言，为了晶粒的微细化而增大加工度是有效的，因此特别是在将其制作成线材、棒材时，直径越细越容易实现本发明的构成，另外在将其制作成板材、箔时，厚度越薄越容易实现本发明的构成。

特别是，当本发明铝合金材料为线材时，其线径优选为2mm以下，更优选为1mm以下，进一步优选为0.4mm以下，特别优选为0.2mm以下。需要说明的是，下限未做特别设置，考虑到操作性等，优选设为0.01mm。本发明的铝合金线棒材即使为细线也具有高强度，因此可以以单线形式较细地使用，这是优点之一。

另外，当本发明铝合金材料为棒材时，其线径或一条边的长度得到与线材同等程度的加工度即可，例如为25mm以下，更优选为20mm以下，进一步优选为15mm以下，特别优选为10mm以下。

另外，本发明铝合金材料为板材时，其板厚优选为2mm以下，更优选为1mm以下，进一步优选为0.4mm以下，特别优选为0.2mm以下。需要说明的是，下限未做特别设置，优选设为0.01mm。本发明的铝合金板材即使为薄板、箔的形状也具有高强度，因此可以以薄或厚的单层形式使用，这是优点之一。

另外，如上所述本发明铝合金材料被加工为较细或较薄，但也可以准备多个这种铝合金材料并将其接合，使其加粗或增厚，从而用于目标用途。需要说明的是，接合方法可使用公知方法，可列举例如压接、焊接、利用粘接剂进行的接合、摩擦搅拌接合等。另外，在铝合金材料为线材时，也可以将多根聚成一束进行绞合，从而制成铝合金绞线，并用于目标用途。需要说明的是，也可以对进行了3次以上的上述冷加工[1]和稳定化热处理[2]的处理组的铝合金材料进行基于接合或绞合的加工后，进行上述调质退火[3]的工序。

(3)本发明的铝合金材料的组织的特征

＜金相组织＞

在利用上述制造方法所制造的本发明铝合金材料中，晶界以高密度被导入到金相组织内。这种本发明铝合金材料的特征在于，具有晶粒一致朝向一个方向延伸的纤维状金相组织，在与上述一个方向平行的截面中，上述晶粒的垂直于长度方向的尺寸的平均值为400nm以下。这种铝合金材料通过具有以往没有的特有金相组织，从而可发挥特别优异的强度。

本发明的铝合金材料的金相组织为纤维状组织，并形成细长形状的晶粒一致朝向一个方向延伸为纤维状的状态。这里，“一个方向”对应于铝合金材料的加工方向(拉伸方向)，在铝合金材料为线材、棒材时，例如对应于拉丝方向，在铝合金材料为板材、箔时，例如对应于轧制方向。另外，本发明铝合金材料特别是针对这种平行于加工方向的拉伸应力发挥特别优异的强度。

另外，上述一个方向优选对应于铝合金材料的长度方向。即，通常铝合金材料只要没有被切分成较其垂直于加工方向的尺寸短的尺寸，则其加工方向DD对应于其长度方向LD。

另外，在与上述一个方向平行的截面中，晶粒的垂直于长度方向的尺寸的平均值为400nm以下，更优选为320nm以下，进一步优选为250nm以下，特别优选为220nm以下、更加优选为180nm以下。在这种直径(晶粒的垂直于长度方向的尺寸)较细的晶粒向一个方向延伸的纤维状金相组织中，高密度地形成晶界，利用这种金相组织，能够有效地抑制伴随变形的晶体滑移，从而能够实现以往没有的高强度。另外，通过晶粒微细的效果，从而具有抑制弯曲变形时的不均匀变形的作用。需要说明的是，晶粒的垂直于长度方向的尺寸的平均值在实现高强度方面是越小越优选的，但作为制造上或物理上的极限、即下限为例如50nm。

另外，上述晶粒的长度方向的尺寸并非必需规定，优选为1200nm以上，更优选为1700nm以上，进一步优选为2200nm以上。另外，上述晶粒的纵横比优选为10以上，更优选为20以上。

＜织构＞

另外，利用上述的制造方法制造的本发明铝合金材料的主表面具有晶体取向分布受到控制的织构，其被控制为LD//＜111＞的晶体取向得到抑制、LD//＜100＞的晶体取向增加。这种本发明铝合金材料的主表面，其特征在于，具有满足通过X射线衍射法求出的晶体的源自{100}面的衍射峰的峰强度I₂₀₀与晶体的源自{110}面的衍射峰的峰强度I₂₂₀的峰强度比R(I₂₀₀/I₂₂₀)为0.20以上的晶体取向分布。这种铝合金材料的主表面具有以往不存在的特有织构，从而可发挥特别优异的弯曲加工性。

本发明中所分析的源自{100}面的衍射峰的峰强度I₂₀₀和源自{110}面的衍射峰的峰强度I₂₂₀可以由X射线衍射图案求出，所述X射线衍射图案是利用使用Cu-Kα射线的X射线衍射法对铝合金材料的主表面进行测定而得到的。

作为一例，图4示出利用X射线衍射法对铝合金线材的表面进行测定时的示意图。本发明中，为了对铝合金材料的主表面进行基于X射线衍射法的测定，在铝合金材料为线材时，如图4的(a)所示将线棒形状的试样在玻璃板上铺满，将其作为X射线测定用样品。进一步地，如图4的(a)所示，按照X射线的路径与线材的长度方向LD(拉丝方向DD)平行的方式配置测定用样品。如图4的(b)所示，此时的法线方向ND为垂直于铝合金线材的主表面(平行于LD的面)的方向。即，ND与LD为垂直关系。需要说明的是，详细的测定条件将在实施例部分进行说明。

本发明中，对于测定铝合金材料的主表面而得的X射线衍射图案，关注晶体的源自{100}面的衍射峰和源自{110}面的衍射峰。

这里，铝合金材料的主表面的源自{100}面的X射线衍射峰意味着：在铝合金材料的主表面的表层部分，存在晶体的{001}面沿着ND取向(ND与＜001＞方向平行，以下记作“ND//＜001＞”。)的晶体。另外，源自{110}面的X射线衍射峰也与上述同样，意味着在铝合金材料的主表面的表层部分存在晶体的{110}面沿着ND取向(ND与＜110＞方向平行，以下记作“ND//＜110＞”。)的晶体。

图5和6是(001)标准投影图和(110)标准投影图。这里，图5的虚线x1表示与＜001＞方向正交的方向，图6的虚线x2表示与＜110＞方向正交的方向。

如上所述ND与LD处于正交关系(参照图4的(b))，因此如图5所示，ND//＜001＞的晶体取向成为下述晶体取向：将{100}面～{310}面～{210}面～{320}面～{110}面连接而成的范围的晶面沿着LD取向。其中，{110}面周边的晶面为由于变形而逐渐减少的不稳定取向，因此可认为：实质上，X射线衍射测定中所计数的ND//＜001＞的晶体取向的晶体是{100}面周边的晶面沿着LD取向的晶体。

同样，如图6所示，ND//＜110＞的晶体取向为下述晶体取向：将{100}面～{117}面～{115}面～{113}面～{112}面～{335}面～{111}面～{221}面～{331}面～{551}面～{110}面连接而成的范围的晶面沿着LD取向。其中，{221}面～{331}面～{551}面～{110}面是由于变形而逐渐减少的不稳定取向，将{100}面～···～{111}面连接而成的范围的晶面为由变形而形成的稳定取向，因此X射线衍射测定中所计数的ND//＜110＞的晶体取向的晶体为将上述{100}面～···～{111}面连接而成的范围的晶面沿着LD取向的晶体。

即，本发明中关注的参数(可对铝合金材料的主表面测定的、通过X射线衍射图案求出的源自{100}面的衍射峰的峰强度I₂₀₀与源自{110}面的衍射峰的峰强度I₂₂₀的峰强度比R(I₂₀₀/I₂₂₀))对应于铝合金材料的主表面中的、{100}面沿着LD取向(以LD//＜100＞的方式取向)的晶体在沿着由变形所形成的稳定取向进行取向的全部晶体中所占的比例。

如上所述，主表面中，LD//＜111＞的晶体取向是导致强变形的铝合金材料的弯曲加工性下降的主要因素。因此，从提高弯曲加工性的观点出发，期望在主表面的织构中减少LD//＜111＞的晶体取向、并增加LD//＜100＞的晶体取向的比例。

以这种观点来考虑主表面的晶体取向分布时，如上所述ND//＜001＞的晶体取向中，不是{111}面沿着LD取向(参照图5)、而是比较稳定的{100}面的周边晶面沿着LD取向。因此，如果关注ND则期望在主表面的晶体取向分布中增加ND//＜001＞的晶体取向的比例。

因此，本发明铝合金材料的主表面的织构满足峰强度比R(I₂₀₀/I₂₂₀)为0.20以上这一点很重要。R满足上述范围则意味着：铝合金材料的主表面的表层部分中，ND//＜001＞的晶体取向的比例多，即有助于提高弯曲加工性的LD//＜100＞的晶体取向多；另外，导致弯曲加工性恶化的LD//＜111＞的晶体取向少，由此可发挥优异的弯曲加工性。另外，对于弯曲加工性而言，主表面的晶体取向中，LD//＜111＞的晶体取向少而LD//＜100＞的晶体取向多的方式较佳，因此峰强度比R(I₂₀₀/I₂₂₀)越大越优选，更优选为0.30以上，进一步优选为0.45以上，特别优选为0.60以上、一层优选为0.75以上。R的上限没有特别限定，例如为2.0。

(4)本发明铝合金材料的特性

[拉伸强度]

拉伸强度为基于JIS Z2241：2011测定的值。详细的测定条件将在后述的实施例部分进行说明。

特别是本发明铝合金材料为线材、棒材时，优选拉伸强度为370MPa以上。这种拉伸强度比ASTM INTERNATIONAL中示出的导电用铝合金中的、强度最高的A6201的拉伸强度330Mpa超过了10％以上(标准名：B398/B398M-14)。因此，例如在将本发明铝合金材料应用于电缆时，具有在维持电缆的高张力的状态下使电缆的导体的截面积与重量降低10％的效果。另外，更优选的拉伸强度为430MPa以上。这种拉伸强度与ASTM INTERNATIONAL中示出的硬铜线的拉伸强度范围的平均值相当(标准名：B1-13)。因此，例如可以适当地将这种本发明铝合金材料用于使用硬铜线的用途，具有可代替硬铜线的效果。进一步优选的拉伸强度为480MPa以上，这种拉伸强度超过了上述硬铜线的最高值、即460MPa。特别优选的拉伸强度为540MPa以上，这种拉伸强度为与例如2000系、7000系的高强度铝合金相当的强度，可代替耐腐蚀性、成型性差的这些铝合金。另外，还能够作为钢系或不锈钢系的各种材料的替代品使用。更加优选的拉伸强度为600MPa以上。具有这种高强度的本发明铝合金材料可作为Cu-Sn系、Cu-Cr系等低铜合金的强拉丝加工材料的替代品使用。需要说明的是，本发明铝合金材料的拉伸强度的上限没有特别限定，例如为1000MPa。

另外，本发明铝合金材料的第二实施方式在加热后也可维持上述高拉伸强度。特别是，110℃下加热24小时后的状态下所测定的拉伸强度优选为340MPa以上，更优选为370MPa以上，进一步优选为420MPa以上。

[维氏硬度(HV)]

维氏硬度(HV)为基于JIS Z2244：2009测定的值。详细的测定条件将在后述实施例部分进行说明。需要说明的是，在对已经成为部件的加工品测定维氏硬度(HV)时，也可以分解加工品，对截面进行镜面抛光，并对该截面进行测定。

特别是本发明的铝合金材料为线材、棒材时，优选维氏硬度(HV)为100以上。这种维氏硬度(HV)超过了ASTM INTERNATIONAL中示出的导电用铝合金中的、强度最高的A6201的维氏硬度(HV)即90的10％以上(标准名：B398/B398M-14)。因此，例如在将本发明铝合金材料用于电缆时，具有在维持电缆的高张力的状态下使电缆的导体的截面积和重量降低10％的效果。另外，更优选的维氏硬度(HV)为115以上。这种维氏硬度(HV)与ASTMINTERNATIONAL中示出的硬铜线的中等HV相当(标准名：B1-13)。因此，例如可以将这种本发明铝合金材料适当用于使用硬铜线的用途，具有可代替硬铜线的效果。进一步优选的维氏硬度(HV)为130以上，这种维氏硬度(HV)超过了上述硬铜线的最高值即125。特别优选的维氏硬度(HV)为145以上，这种维氏硬度(HV)为与例如2000系、7000系的高强度铝合金相当的强度，可代替耐腐蚀性、成型性差的这些铝合金。另外，还能够作为钢系或不锈钢系的各种材料的替代品。更加优选的维氏硬度(HV)为160以上。具有这种高强度的本发明铝合金材料可作为Cu-Sn系、Cu-Cr系等低铜合金的强拉丝加工材料的替代品使用。需要说明的是，本发明铝合金材料的维氏硬度(HV)的上限没有特别限定，例如为250。

[弯曲加工性]

弯曲加工性可基于JIS Z 2248：2006通过W弯曲试验来评价。详细的测定条件将在后述的实施例部分进行说明。

特别是本发明铝合金材料为线材、棒材时，优选基于上述W弯曲试验的临界内侧弯曲半径为线径的30～70％。这里，临界内侧弯曲半径是指：在如上述W弯曲试验那样的内侧弯曲时，不产生裂纹的临界弯曲半径。具有上述临界内侧弯曲半径的本发明铝合金材料例如在通过对线材进行编、织、结合、相接、连接等方法成形三维结构物时加工性优异。

(5)本发明铝合金材料的金属覆盖

本发明铝合金材料可以被选自由Cu、Ni、Ag、Sn、Au和Pd组成的组中的至少1种金属覆盖。这些金属中，也包括以Cu、Ni、Ag、Sn、Au和/或Pd为主要构成元素的合金或金属间化合物。通过在本发明铝合金材料上覆盖这种金属，从而可以提高接触阻抗、焊料润湿性、耐腐蚀性等。

用上述金属覆盖本发明铝合金材料的方法没有特别限定，可列举例如置换镀敷、电镀、包层、喷镀等方法。从轻量化等观点出发，金属的覆盖优选覆盖的厚度较薄。因此，这些方法中特别优选置换镀敷、电镀。需要说明的是，在铝合金材料上形成金属覆盖后，可以进一步进行拉丝加工。另外，在利用X射线等对被金属覆盖的本发明铝合金材料的晶体取向进行测定时，可以除去金属覆盖后对铝合金材料的表面进行测定。

(6)本发明铝合金材料与其它线材的绞合结构体

另外，本发明铝合金材料可以是与铜、铜合金、铝、铝合金、铁、铁合金等其它金属材料绞合而成的绞合结构体。这种绞合结构是由本发明铝合金材料构成的导体与由上述其它金属材料构成的导体绞合并以混杂的状态构成的。图7是示意性表示使用本发明铝合金材料的绞合结构体的一实施方式的图，图7的(a)为横向剖视图，图7的(b)为俯视图。

如图7所示，绞合结构体10由第1导体20和第2导体40构成，第1导体20由本发明铝合金材料制作，第2导体40由铜、铜合金、铝、铝合金、铁、铁合金等其它金属材料制作。图7所示的实施方式示出的是下述情况：14根第1导体20和5根第2导体40的合计19根导体全部以同一间距沿着S捻合(右旋捻合)方向绞合、以1×19的捻合结构构成的同心绞线，第1导体20和第2导体40使用具有同一线径的线材。

绞合结构体10使用了特性不同的2种导体(第1导体20和第2导体40)，通过使这些导体20、40以混杂状态来构成，可以具备高导电率和高强度，耐弯曲疲劳特性也优异，进一步还可以实现轻量化。

第1导体20与第2导体40的直径(线径)尺寸可以相同也可以不同。例如，在重视疲劳寿命的情况下，优选第1导体20和第2导体40的直径尺寸相同。另外，在重视减少构成绞合结构体的导体与导体之间、导体与覆盖之间所形成的间隙的情况下，优选第1导体20和第2导体40的直径尺寸不同

需要说明的是，图7中示出将规定根数的第1导体20和规定根数的第2导体40以同一间距沿着S捻合方向(右捻合)进行绞合、从而以1×19的捻合结构构成的绞线导体10的例子，但绞合结构体10只要是第1导体20和第2导体40绞合、以混杂状态构成即可。因此，绞线的种类(例如集合绞线、同心绞线、绳绞线等)、捻合间距(例如位于内层的导体与位于外层的导体的间距相同还是不同等)、捻合方向(例如S捻合、Z捻合、交叉捻合、平行捻合等)、捻合结构(1×7、1×19、1×37、7×7等)、线径(例如)等条件均没有特别限定，可根据绞合结构体10所应用的用途等适当、设计变更。例如JIS C3327：2000的“600V橡胶绝缘软电缆]中记载了各种捻合结构。

作为绞合结构体10的捻合结构，例如可以如图8的(a)所示地在将合计36根导体(第1导体和第2导体)集束的状态下沿着一个方向绞合、从而构成集合绞线。另外，可以如图8的(b)所示将合计37根导体(第1导体和第2导体)以1根导体为中心、在该导体的周围依次绞合配置6根、12根、18根导体而构成为1×37结构的同心绞线。进一步地，还可以如图8的(c)所示使7根导体(第1导体和第2导体)按照以1根导体为中心、在该导体的周围绞合6根导体而形成具有1×7结构的绞线，再将7根该绞线集束、绞合而构成7×7结构的绳绞线。需要说明的是，图8的(a)～(c)中配置有第1导体和第2导体两者，对两者未进行区分而直接示出。另外，构成绞合结构体10的第1导体20和第2导体40的配置关系也没有特别限定，例如可以将第1导体20配置在绞合结构体10的内部侧或外面侧，进一步地，还可以使其分散在绞合结构体10的内部侧和外面侧而不规则地配置。

(7)本发明铝合金材料的用途

本发明铝合金材料能够以所有可使用铁系材料、铜系材料和铝系材料的用途为对象。具体来说，能够良好地用作电线、电缆等导电构件；集电体用的筛、网等电池用构件；螺钉、螺栓、铆钉等紧固部件；螺旋弹簧等弹簧用部件；连接器、端子等电接点用弹簧构件；轴、框架等结构用部件；导丝、半导体用的接合线、发电机、电机所使用的绕线等。

作为导电构件的更具体的用途例，可列举架空输电线、OPGW(光纤架空地线)、地下电线、海底电缆等电力用电线、电话用电缆、同轴电缆等通信用电线、有线无人机用电缆、数据传输用电缆、橡胶绝缘电缆、EV/HEV用充电电缆、海上风力发电用扭转电缆、电梯电缆、脐带缆、机器人电缆、电车用架线、架空线等设备用电线；汽车用线束、船舶用电线、飞行器用电线等运输用电线；汇流条、引线框、柔性扁平电缆、避雷针、天线、连接器、端子、电缆的编组等。

另外，随着近年的高度信息化社会的发展，数据传输用电缆中，正在使用作为屏蔽线的编组结构的铜线。也可以使本发明铝合金材料作为这些屏蔽线而实现轻量化。

电池用构件可列举太阳能电池的电极等。

作为结构用部件的更具体的用途例，可列举建筑现场的脚手架、输送网带、衣料用的金属纤维、锁子甲、围栏、防虫网、拉链、扣件、夹子、铝棉、刹车线、辐条等自行车用部件、强化玻璃的加强线、管接头密封件、金属填料、电缆的保护强化材料、风扇带的芯棒、致动器驱动用线、链条、悬吊架、隔音网、搁板等。

作为紧固部件的更具体的用途例，可列举内六角凹头螺钉、订书钉、图钉等。

作为弹簧用部件的更具体的用途例，可列举弹簧电极、端子、连接器、半导体探针用弹簧、板簧、发条用弹簧等。

另外，还适合作为用于使树脂系材料、塑料材料、布等具有导电性或者用于控制强度、弹性模量而添加的金属纤维。

另外，还适合用于眼镜架、表带、钢笔的笔尖、叉子、头盔、注射针等民用构件、医疗构件。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，包括本发明的构思和权利要求书所含的全部方式，并且能够在本发明的范围内进行各种改变。

[实施例]

接下来，为了进一步明确本发明的效果，对实施例和比较例进行说明，但本发明并不限定于这些实施例。

(实施例1～12)

首先准备具有表1所示的合金组成、即第一实施方式的合金组成的的各棒材。然后，使用各棒材并按照表1所示的制造条件制作各铝合金线材

(比较例1)

比较例1中，使用由99.99质量％-Al构成的的棒材并按照表1所示的制造条件制作铝线材

(比较例2～4)

比较例2～4中，使用具有表1所示的合金组成的的各棒材并按照表1所示的制造条件制作各铝合金线材

]需要说明的是，表1所示的制造条件A～H具体如下。

＜制造条件A＞

对于所准备的棒材进行3组下述处理(以下记作处理组A)，即依次进行加工度为1.1的冷加工[1]和65℃下6小时的稳定化热处理[2]的处理(冷加工[1]的合计加工度3.3)。需要说明的是，未进行调质退火[3]。

＜制造条件B＞

将上述处理组A进行5组，除此以外，在与制造条件A相同的条件下进行(冷加工[1]的合计加工度5.5)。

＜制造条件C＞

将上述处理组A进行7组，除此以外，在与制造条件A相同的条件下进行(冷加工[1]的合计加工度7.7)。

＜制造条件D＞

将上述处理组A进行9组，除此以外，在与制造条件A相同的条件下进行(冷加工[1]的合计加工度9.9)。

＜制造条件E＞

对于所准备的棒材进行3组上述处理组A(冷加工[1]的合计加工度3.3)、然后，在处理温度140℃、保持时间1小时的条件下进行调质退火[3]。

＜制造条件F＞

将上述处理组A进行5组(冷加工[1]的合计加工度5.5)，除此以外，在与制造条件E相同的条件下进行。

＜制造条件G＞

将上述处理组A进行2组(冷加工[1]的合计加工度2.2),除此以外，在与制造条件A相同的条件下进行。

＜制造条件H＞

对于所准备的棒材，进行加工度为7.7的冷加工[1]。需要说明的是，未进行稳定加热处理[2]和调质退火[3]。

(比较例5和6)：表1的制造条件I

对于具有表1所示的合金组成的棒材，将上述处理组A进行1～3组，但但由于过程中多发断线而终止了操作。

(比较例7)：表1的制造条件J

对于具有表1所示的合金组成的棒材进行处理温度180℃、保持时间10小时的时效析出热处理[0]，然后，将上述处理组A进行2组，但由于过程中多发断线而终止了操作。

(比较例8)：表1的制造条件K

熔接电气用Al锭(JIS H 2110)、Al-Mg簿合金(日语：簿合金)和Al-Si母合金，从而制造具有Al-0.7质量％Mg-0.7质量％Si的合金组成的熔液。将得到的熔液铸造后，对于240mm长的坯料，通过470℃的热挤压而得到粗轧线。对得到的粗轧线以加工率70％(加工度1.20)实施第一拉丝加工，然后在130℃下进行5小时的1次热处理。进一步以加工率60％(加工度0.92)实施第二拉丝加工，然后以160℃进行4小时的2次热处理，得到铝合金线材

(比较例9)：表1的制造条件L

将具有Al-0.51质量％Mg-0.58质量％Si-0.79质量％Fe的合金组成的熔液用普洛佩滋式连续铸造轧制机制成的棒材。对于得到的棒材，在剥皮后为实施加工度2.5的第一拉丝加工，然后以300～450℃进行0.5～4小时的1次热处理。进一步实施加工度4.3的第二拉丝加工，然后用连续通电热处理进行612℃下0.03秒的2次热处理(对应于调质退火[3])。进一步以150℃进行10小时的时效热处理，得到铝合金线材

(比较例10)：表1的制造条件M

在石墨坩埚中分别以规定量加入纯度为99.95质量％的铝、纯度为99.95质量％的镁、纯度为99.99质量％的硅、纯度为99.95质量％的铁。通过高频感应加热而在720℃下撹拌熔融，从而制作具有Al-0.6质量％Mg-0.3质量％Si-0.05质量％Fe的合金组成的熔液。将得到的熔液转移到设置有石墨模具的容器中，介由水冷的石墨模具，以约300mm/分钟的铸造速度连续铸造长度为100mm的线。进一步通过ECAP(Equal Channel AngularPressing)法导入相当于累积4.0的的应变。求出该阶段的重结晶化温度，为300℃。然后在惰性气体气氛中在250℃下进行2小时的预加热。然后，实施加工率29％(加工度0.34)的第一拉丝处理。求出该阶段的重结晶温度，为300℃。然后在惰性气体气氛中在260℃下进行2小时的一次热处理。然后，以500mm/分钟的拉拔速度从水冷的拉丝模内通过，进行加工度9.3的第二拉丝处理。求出该阶段的重结晶化温度，为280℃。然后在惰性气体气氛中在220℃进行1小时的二次热处理，得到铝合金线材

(实施例13～28)

首先准备表2所示的合金组成、即具有第二实施方式的合金组成的的各棒材。然后，使用各棒材并按照表2所示的制造条件制作各铝合金线材

(比较例11)

比较例11中，使用由99.99质量％-Al构成的的棒材并按照表2所示的制造条件制作铝线材

(比较例12～14)

比较例12～14中，使用具有表2所示的合金组成的的各棒材并按照表2所示的制造条件制作各铝合金线材

需要说明的是，表2所示的制造条件A～J、M如上所述。

(比较例15～17)

对于具有表2所示的合金组成的棒材，在上述制造条件I下过程中多发断线而终止了操作。

(比较例18)

对于具有表2所示的合金组成的棒材，在上述制造条件J下过程中多发断线而终止了操作。

(比较例19)：表2的制造条件N

溶解电气用Al锭，向其中加入Mg单质、Al-25质量％Si母合金、Al-6质量％Fe合金、Al-50质量％Cu母合金、Al-10质量％Cr母合金，熔解，从而制造具有Al-1.03质量％Mg-0.90质量％Si-0.20质量％Fe-0.16质量％Cu-0.15质量％Cr的合金组成的熔液。对得到的熔液用带轮型连续铸造轧制机连续地进行铸造轧制，得到的粗轧线。对得到的粗轧线进行520℃的固溶水淬，进行200℃下保持4小时的人工时效处理、加工率86.4％(加工度2.0)的拉丝加工、140℃下4小时的回火，从而得到铝合金线材

(比较例20)：表2的制造条件O

使用纯度99.8％的电气用铝，向其中加入Al-6质量％Fe母合金、Al-50质量％Cu母合金、Al-20质量％Si母合金、Mg单质的各材料，从而制造具有Al-0.90质量％Mg-0.80质量％Si-0.20质量％Fe-1.30质量％Cu的合金组成的熔液。对于得到的熔液，用带轮型的连续铸造轧制得到粗轧线对得到的粗轧线实施加工率47％(加工度0.63)的第一拉丝加工而达到进行520℃下2小时的固溶处理后进行水淬。对该线进行200℃下4小时的时效处理，进一步进行加工率86％(加工度2.0)的第二拉丝加工、140℃下4小时的热处理，从而得到铝合金线材

(比较例21)：表2的制造条件P

将具有Al-0.70质量％Mg-0.69质量％Si-1.01质量％Fe-0.35质量％Cu的合金组成的熔液用普洛佩滋式连续铸造轧制机制成的棒材。将得到的棒材剥皮而达到实施加工度2.6的第一拉丝加工，然后进行300～450℃下0.5～4小时的一次热处理。进一步实施加工度3.6的第二拉丝加工，然后通过连续通电热处理进行555℃下0.15秒的二次热处理。进一步在175℃下进行15小时的时效热处理，得到铝合金线材

(比较例22)

制造具有表2所示的合金组成的熔液，利用上述制造条件M得到铝合金线材

(比较例23)：表2的制造条件Q

将具有Al-0.60质量％Mg-0.30质量％Si-0.50质量％Fe-0.20质量％Cu-0.02质量％Ti的合金组成的熔液用连续铸造机铸造，从而制作线径25mm的铸棒。接着，将得到的铸棒热轧而制作线径9.5mm的铝合金线，进行550℃下3小时的固溶处理，冷却。对该铝合金线进行拉直、洗涤、电解脱脂，用不锈钢制刷进行研磨。进一步纵向设置厚度0.4mm的氧量为10ppm的无氧铜带，按照覆盖铝合金线的方式使无氧铜带在铝合金线上成型为管状后，用TIG方式将无氧铜带的对接部连续焊接。然后，利用使用加工率为15～30％的模的拉丝机进行冷拉丝加工，从而制作线径0.2mm的铜覆盖铝合金线。

[评价]

使用上述实施例和比较例的铝系线材，进行下述所示的特性评价。各特性的评价条件如下所述。将结果示于表1。

[1]合金组成

依据JISH1305：2005，利用发射光谱分析法进行操作。另外，使用发射光谱分析装置(日立高新技术公司制)进行测定。

[2]组织观察

金相组织的观察是使用透射电子显微镜JEM-2100PLUS、日本电子公司制)，并通过TEM(Transmission Electron Microscopy：透射电子显微术)进行观察。以200kV的加速电压进行观察。观察用试样使用利用FIB(Focused Ion Beam：聚焦离子束)以厚度100nm±20nm对上述线材的平行于长度方向(拉丝方向X)的截面进行切断，并利用离子研磨进行精加工而得到的试样。

在TEM观察中，使用灰白对比度(greycontrast)，将对比度的不同识别为晶体取向，将对比度断续地不同的边界识别为晶界。另外，根据电子束的衍射条件，有时即使晶体取向不同，灰白对比度也没有差异，因此，在这种情况下，利用电子显微镜的试样台内正交的2条试样旋转轴，以±3°为单位倾斜，改变电子束与试样的角度，在多个衍射条件下拍摄观察面，识别晶界。另外，观察视野是设为(15～40)Hm×(15～40)Hm，在上述截面中，在与线径方向(和长度方向垂直的方向)对应的线上的中心与表层的中间附近的位置(距表层侧为线径的约1/4中心侧的位置)处进行观察。观察视野根据晶粒的大小进行适当调整。

并且，根据进行TEM观察时拍摄到的图像，判断在线材的平行于长度方向(拉丝方向X)的截面中有无纤维状金相组织。图9是进行TEM观察时拍摄到的实施例2的线材的平行于长度方向(拉丝方向X)的截面的TEM图像的一部分。在本实施例中，在观察到像图9那样的金相组织时，将纤维状金相组织评价为“有”。

进而，在各观察视野中，在晶粒中任意选择100个，测定各晶粒的垂直于长度方向的尺寸、和晶粒的平行于长度方向的尺寸，算出该晶粒的纵横比。进而，针对晶粒的垂直于长度方向的尺寸与纵横比，根据观察到的晶粒的总数算出平均值。另外，在观察到的晶粒明显大于400nm时，减少测定各尺寸的晶粒的选择数，算出各平均值。而且，关于晶粒的平行于长度方向的尺寸明显大于等于晶粒的垂直于长度方向的尺寸的10倍的晶粒，一律判断为纵横比为10以上。

[3]X射线衍射测定

如图4所示，将线材在玻璃板上铺满，作为X射线测定用的样品。然后，按照通常的粉末法的要领进行测定，采集衍射条件的2θ与衍射强度的关系的数据。从得到的X射线衍射图案的数据中除去背景后，对源自{100}面的衍射峰的积分衍射强度与源自{110}面的衍射峰的积分衍射强度进行分析，分别作为峰强度I₂₀₀与峰强度I₂₂₀，计算峰强度比R(I₂₀₀/I₂₂₀)。

[4]拉伸强度

基于JIS Z2241：2001用精密万能试验机(島津制作所公司制)进行拉伸试验，测定拉伸强度(MPa)。需要说明的是，上述试验在标距为10cm、变形速度为10mm/分钟的条件下实施。

在表1中的各线材中，对于各线材中的3条进行拉伸强度的测定(N＝3)，将其平均值作为各线材的拉伸强度。拉伸强度越大越优选，表1的各线材中，将370MPa以上设为合格水平。

关于拉伸试验，对于表2的各线材，分别对按照上述各制造条件制造后即刻的状态的线材、制造后进一步在110℃下加热24小时的线材中的各3条进行测定，将各自的平均值(N＝3)作为各线材的加热前的拉伸强度和加热后的拉伸强度。表2中的各线材中，对于加热前的线材，将370MPa以上设为合格水平，对于加热后的线材，将370MPa以上评价为特别良好“◎”、将小于370Mpa且340MPa以上评价为良好“○”、将小于340Mpa评价为不良“×”。

[5]维氏硬度(HV)

依据JIS Z 2244：2009，使用微小硬度试验机HM-125(Akashi公司(现为Mitutoyo公司)制)，测定维氏硬度(HV)。此时，将试验力设为0.1kgf，将保持时间设为15秒。另外，将测定位置设为在线材的平行于长度方向的截面中，与线径方向(垂直于长度方向的方向)对应的线上的、中心与表层的中间附近的位置(距表层侧为线径的约1/4中心侧的位置)，将测定值(N＝5)的平均值作为各线材的维氏硬度(HV)。需要说明的是，在测定值的最大值与最小值的差为10以上时，进一步增加测定数，将测定值(N＝10)的平均值作为该线材的维氏硬度(HV)。维氏硬度(HV)越大越优选，在表1、2的各线材中，将100以上设为合格水平。

[6]弯曲试验

基于JIS Z 2248：2006进行W弯曲试验。内侧弯曲半径设为线径的30～70％。另外，试验对于各线材中的5根来进行(N＝5)。用光学显微镜从上方观察弯曲顶点来进行评价，在表1、2的各线材中，将5根试样均未产生裂纹者设为合格“○”，5根中即使有1根产生了裂纹也设为不合格“×”。

[表1】

根据表1的结果，可确认本发明的实施例1～12的铝合金线材具有特定的合金组成且具有晶粒一致朝向一个方向延伸的纤维状的金相组织，其的与一个方向平行的截面中晶粒的垂直于长度方向的尺寸为400nm以下，线材的主表面具有满足通过X射线衍射法求出的峰强度比R(I₂₀₀/I₂₂₀)为0.20以上的晶体取向分布。图9是实施例2的铝合金线材的平行于拉丝方向的截面的TEM图像。需要说明的是，实施例1和3～12的铝合金线材的平行于长度方向的截面也确认到与图9同样的金相组织。

确认具有这种特有金相组织、且主表面具有特有织构的实施例1～12的铝合金线材可兼具与铁系或铜系的金属材料相当的高强度(例如拉伸强度370MPa以上、维氏硬度(HV)100以上)和优异的弯曲加工性(例如铝合金材料为线材时，基于JIS Z 2248：2006进行的W弯曲试验中，内侧弯曲半径为线径的30～70％时不产生裂纹)。

与此相对地，确认比较例1～4和8～10的铝系线材属于或者组成不满足本发明的合金组成的合适范围、或者不具有晶粒一致朝向一个方向延伸的纤维状的金相组织、或者晶粒的垂直于长度方向的尺寸为500nm以上、或者线材的主表面的峰强度比R(I₂₀₀/I₂₂₀)小于0.20中的任一种以上。可确认，这种比较例1～4和8～10的铝系线材与实施例1～12的铝合金线材相比，拉伸强度、维氏硬度(HV)和弯曲加工性中的任一种以上特性显著差。

另外，比较例5和6中，所准备的棒材的合金组成不满足本发明的合适范围，因此确认到按照规定条件进行1～3次拉丝加工[1]的过程中发生加工破裂。另外，比较例7中，在拉丝加工[1]之前进行了时效析出热处理[0]，因此确认到在按照规定条件进行2次拉丝加工[1]的过程中发生加工破裂。

[表2】

根据表2的结果，确认本发明的实施例13～28的铝合金线材具有特定的合金组成且具有晶粒一致朝向一个方向延伸的纤维状的金相组织，其的与一个方向平行的截面中晶粒的垂直于长度方向的尺寸为400nm以下，线材的主表面具有满足通过X射线衍射法求出的峰强度比R(I₂₀₀/I₂₂₀)为0.20以上的晶体取向分布。图10是实施例14的铝合金线材的平行于拉丝方向的截面的TEM图像。需要说明的是，实施例13和15～28的铝合金线材的平行于长度方向的截面也确认到与图10同样的金相组织。

确认具有这种特有金相组织、且主表面具有特有织构的实施例13～28的铝合金线材可兼具与铁系、铜系的金属材料相当的高强度(例如拉伸强度370MPa以上、维氏硬度(HV)100以上)和优异的弯曲加工性(例如铝合金材料为线材时，在基于JIS Z 2248：2006进行的W弯曲试验中，内侧弯曲半径为线径的30～70％时不产生裂纹)。另外，本发明的实施例13～28的铝合金线材含有规定量的选自Cu、Ag、Zn、Ni、B、Ti、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr和Sn中的1种以上，因此确认到加热后也维持高拉伸强度、耐热性也优异。

与此相对地，确认比较例11～14和19～23的铝系线材属于或者组成不满足本发明的合金组成的合适范围、或者不具有晶粒一致朝向一个方向延伸的纤维状的金相组织、或者晶粒的垂直于长度方向的尺寸为500nm以上、或者线材的主表面的峰强度比R(I₂₀₀/I₂₂₀)小于0.20中的任一种以上。可确认，这种比较例11～14和19～23的铝系线材与实施例13～28的铝合金线材相比，拉丝加工(加热前)的状态下的拉伸强度、加热后的状态下的拉伸强度(耐热性)、维氏硬度(HV)和弯曲加工性中的任一种以上特性显著差。

另外，比较例15～17中，所准备的棒材的合金组成不满足本发明的合适范围，因此确认到按照规定条件进行1～3次冷加工[1]的过程中发生加工破裂。另外，比较例18中，在冷加工[1]之前进行了时效析出热处理[0]，因此确认到在按照规定条件进行2次拉丝加工[1]的过程中发生加工破裂。

附图标记说明

1晶粒；10、10A、10B、10C绞线结构体；20第1导体；40第2导体。

Claims (12)

1.一种铝合金材料，其特征在于，其具有下述合金组成：

含有：Mg：0.2～1.8质量％，Si：0.2～2.0质量％，Fe：0.01～1.50质量％，选自Cu、Ag、Zn、Ni、B、Ti、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr和Sn中的1种以上：合计0～2.0质量％，余量由Al和不可避免的杂质构成，

具有晶粒一致朝向一个方向延伸的纤维状的金相组织，

在与所述一个方向平行的截面中，所述晶粒的垂直于长度方向的尺寸的平均值为400nm以下，

所述铝合金材料的主表面具有满足下述条件的晶体取向分布：通过X射线衍射法求出的源自{100}面的衍射峰的峰强度I₂₀₀与源自{110}面的衍射峰的峰强度I₂₂₀的峰强度比R、即I₂₀₀/I₂₂₀为0.20以上。

2.根据权利要求1所述的铝合金材料，其中，含有选自Cu、Ag、Zn、Ni、B、Ti、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr和Sn中的1种以上：合计0质量％。

3.根据权利要求1所述的铝合金材料，其中，含有选自Cu、Ag、Zn、Ni、B、Ti、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr和Sn中的1种以上：合计0.06～2.0质量％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的铝合金材料，其中，维氏硬度HV为100～250。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的铝合金材料，其被选自由Cu、Ni、Ag、Sn、Au和Pd组成的组中的至少1种金属覆盖。

6.一种导电构件，其使用权利要求1至5中任一项所述的铝合金材料。

7.根据权利要求6所述的导电构件，其中，所述导电构件为电梯电缆。

8.根据权利要求6所述的导电构件，其中，所述导电构件为航空器用电线。

9.一种电池用构件，其使用权利要求1至5中任一项所述的铝合金材料。

10.一种紧固部件，其使用权利要求1至5中任一项所述的铝合金材料。

11.一种弹簧用部件，其使用权利要求1至5中任一项所述的铝合金材料。

12.一种结构用部件，其使用权利要求1至5中任一项所述的铝合金材料。