CN113039301A - 铝合金材料及使用其的导电构件、电池用构件、紧固部件、弹簧用部件、结构用部件、橡胶绝缘电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供耐力高、电气和热的传导性优异、以及即使为细径也具备一定的断裂伸长率的铝合金材料。本发明的铝合金材料的特征在于，具有下述合金组成：含有Si：0.01～0.15质量％、Cu：0.01～0.30质量％及Mg：0.01～1.50质量％中的至少一种、和Fe：0.05～1.50质量％，余量由Al及不可避免的杂质构成，所述铝合金材料具有多个晶粒沿一个方向并齐延伸的纤维状金属组织，在与一个方向平行的截面中，多个晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值为800nm以下，并且，在沿厚度方向观看截面、并于中央部进行观察时，不存在与长度方向垂直的方向上的最大尺寸为1.0μm以上的特定空隙，或者每10000μm2中特定空隙的存在个数为10个以下。
Description
技术领域
本发明涉及铝合金材料，尤其涉及高强度和加工性优异的铝合金材料。这样的铝合金材料可用于广泛的用途(例如，导电构件、电池用构件、紧固部件、弹簧用部件、结构用部件、橡胶绝缘电缆等)。
背景技术
近年来，开发了利用加捻、针织、机织、系结、接合、连接等方法而将金属制的细线造型成三维结构物的技术。对于这样的方法而言，例如，已作为钢丝绕织蜂窝材料(Wire-Woven Cellular Materials)进行了研究，在电池用的部件、散热器、冲击吸收构件等中的应用受到期待。
另外，作为上述这样的金属制的细线，广泛使用了铁系、铜系的线材，但最近，正在研究向铝系材料的替换，所述铝系材料与铁系、铜系的金属材料相比，比重小，而且热膨胀系数大，此外，电气和热的传导性也比较良好，耐腐蚀性优异，尤其是弹性模量小，柔和地进行弹性变形。
但是，纯铝材料存在耐力(其是指向材料负载应力时开始塑性变形的应力，也称为屈服应力。)比铁系、铜系的金属材料低这样的问题。即使在铝合金中，2000系(Al-Cu系)、7000系(Al-Zn-Mg系)虽然耐力较高，但导电性、耐腐蚀性、耐应力腐蚀开裂性、加工性等也不充分。
因此，最近，含有Mg和Si、电气和热的传导性及耐腐蚀性优异的6000系(Al-Mg-Si系)的铝合金材料被广泛使用。但是，这样的6000系的铝合金材料的耐力不充分，另外还存在导电性差等问题，期望进一步的高强度化、高传导化。
作为这样的铝合金材料的高强度化的方法，已知：基于具备非晶质相的铝合金原材料的结晶化的方法(专利文献1)；基于ECAP法的微细晶粒形成方法(专利文献2)；基于在室温以下的温度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)；等等。但是，就这些方法而言，所制造的铝合金材料的尺寸均小，难以实现工业实用化。
另外，专利文献5中公开了通过控制轧制温度而得到具有微细组织的Al-Mg系合金的方法。该方法虽然工业量产性优异，但得到的Al-Mg系合金的进一步高强度化成为课题。另外，以这样的方法谋求高强度化时，存在与强度相反的导电性降低的问题。
另外，通常，材料的截面积小时，材料的断裂伸长率降低。作为一例，对软铜线的断裂伸长率进行说明。软铜线的屈服强度与线径无关，大致恒定。软铜线是所有金属材料中断裂伸长率最高的材质之一。下述表1中示出引用自ASTM International B3-13“StandardSpecification for Soft or Annealed Copper Wire”的、软铜线的线径与断裂伸长率的下限值的关系。
[表1]
由该表1可知，线径为8.252mm以上时,断裂伸长率的规定值为35％,较高,与此相对,线径为2.906mm以上且7.348mm以下时，断裂伸长率的规定值为30％，线径为0.574mm以上且2.588mm以下时，断裂伸长率的规定值为25％，线径为0.287mm以上且0.511mm以下时，断裂伸长率的规定值为20％，线径为0.079mm以上且0.254mm以下时，断裂伸长率的规定值为15％，即，线径越细则断裂伸长率的规定值越小。特别是就1mm以下的线径而言，与细径化相伴的断裂伸长率的降低显著。因此，对于例如1mm以下这样的细的线径而言，尤其要求提高断裂伸长率。
另外，例如在使用铝合金材料作为用于造型成上述这样的三维结构体的细线的情况下，期望耐力、导电性及断裂伸长率均提高。然而，该断裂伸长率与耐力、导电性通常为相反的特性，因此，不容易使耐力、导电性及断裂伸长率均提高。
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耐力高、电气和热的传导性优异、以及即使为细径也具备一定的断裂伸长率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、结构用部件及橡胶绝缘电缆。
用于解决课题的手段
本申请的发明人反复进行深入研究，结果发现，通过使铝合金材料具有规定的合金组成，并且具有晶粒沿一个方向并齐延伸的纤维状金属组织，在与上述一个方向平行的截面中，上述晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值为800nm以下，并且，在沿厚度方向观看上述截面、并于中央部进行观察时，不存在上述与长度方向垂直的方向上的最大尺寸为1.0μm以上的特定空隙，或者每10000μm2中上述特定空隙的存在个数为10个以下，由此可得到兼具高耐力、电气和热的优异传导性、以及优异的断裂伸长率的铝合金材料，基于上述见解，从而完成了本发明。
即，本发明的主旨构成如下所示。
(1)铝合金材料，其特征在于，具有下述合金组成：含有Si：0.01～0.15质量％、Cu：0.01～0.30质量％及Mg：0.01～1.50质量％中的至少一种、和Fe：0.05～1.50质量％，余量由Al及不可避免的杂质构成，所述铝合金材料具有多个晶粒沿一个方向并齐延伸的纤维状金属组织，在与上述一个方向平行的截面中，多个上述晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值为800nm以下，并且，在沿厚度方向观看上述截面、并于中央部进行观察时，不存在上述与长度方向垂直的方向上的最大尺寸为1.0μm以上的特定空隙，或者每10000μm2中上述特定空隙的存在个数为10个以下。
(2)铝合金材料，其特征在于，具有下述合金组成：含有Si：0.01～0.15质量％、Cu：0.01～0.30质量％及Mg：0.01～1.50质量％中的至少一种、和Fe：0.05～1.50质量％，并且含有选自由RE、Ag、Ni、Mn、Cr、Zr、Ti及B组成的组中的至少一种以上：合计0.30质量％以下，余量由Al及不可避免的杂质构成，所述铝合金材料具有多个晶粒沿一个方向并齐延伸的纤维状金属组织，在与上述一个方向平行的截面中，多个上述晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值为800nm以下，并且，在沿厚度方向观看上述截面、并于中央部进行观察时，不存在上述与长度方向垂直的方向上的最大尺寸为1.0μm以上的特定空隙，或者每10000μm2中上述特定空隙的存在个数为10个以下。
(3)如上述(1)或(2)所述的铝合金材料，其中，相对于多个上述晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值而言的、多个上述特定空隙的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值为2～10。
(4)如上述(1)、(2)或(3)所述的铝合金材料，其表面被选自由Cu、Ni、Ag、Sn、Au、Pd及Pt组成的组中的至少一种以上的金属覆盖。
(5)导电构件，其使用了上述(1)～(4)中任一项所述的铝合金材料。
(6)电池用构件，其使用了上述(1)～(4)中任一项所述的铝合金材料。
(7)紧固部件，其使用了上述(1)～(4)中任一项所述的铝合金材料。
(8)弹簧用部件，其使用了上述(1)～(4)中任一项所述的铝合金材料。
(9)结构用部件，其使用了上述(1)～(4)中任一项所述的铝合金材料。
(10)橡胶绝缘电缆，其使用了上述(1)～(4)中任一项所述的铝合金材料。
发明的效果
根据本发明，通过使铝合金材料具有规定的合金组成，并且具有多个晶粒沿一个方向并齐延伸的纤维状金属组织，在与上述一个方向平行的截面中，多个上述晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值为800nm以下，并且，在沿厚度方向观看上述截面、并于中央部进行观察时，不存在上述与长度方向垂直的方向上的最大尺寸为1.0μm以上的特定空隙，或者每10000μm2中上述特定空隙的存在个数为10个以下，从而能够得到耐力高、电气和热的传导性优异、以及即使为细径也具有一定的断裂伸长率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、结构用部件及橡胶绝缘电缆。
附图说明
[图1]为用于说明“中央部”的图。
[图2]为概略性地示出本发明涉及的铝合金材料的金属组织的形貌的立体图。
[图3]为施加于铝合金材料中的空隙的应力的示意图。
[图4]为铝合金材料中的空隙的示意图。
[图5]为进行TEM观察时拍摄的线材的与长度方向(拉丝方向X)平行的截面的TEM图像的一部分。
[图6]为比较例8的进行FE-SEM观察时拍摄的线材的与长度方向(拉丝方向X)平行的截面的SEM图像的一部分。
[图7]为本发明例3的进行FE-SEM观察时拍摄的线材的与长度方向(拉丝方向X)平行的截面的SEM图像的一部分。
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。依据本发明的铝合金材料的特征在于，具有下述合金组成：含有Si：0.01～0.15质量％、Cu：0.01～0.30质量％及Mg：0.01～1.50质量％中的至少一种、和Fe：0.05～1.50质量％，进一步根据需要而含有选自由RE、Ag、Ni、Mn、Cr、Zr、Ti及B组成的组中的至少一种以上：合计0.30质量％以下，余量由Al及不可避免的杂质构成；所述铝合金材料具有多个晶粒沿一个方向并齐延伸的纤维状金属组织，在与上述一个方向平行的截面中，多个上述晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值为800nm以下，并且，在沿厚度方向观看上述截面、并于中央部进行观察时，不存在上述与长度方向垂直的方向上的最大尺寸为1.0μm以上的特定空隙，或者每10000μm2中上述特定空隙的存在个数为10个以下。
此处，本说明书中，所谓“晶粒”，是指由取向差边界围起来的部分。此处，所谓“取向差边界”，是指使用透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)、扫描离子显微镜(SIM)等观察金属组织时，对比度(通道衬度(channeling contrast))不连续地变化的边界。另外，晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸与取向差边界的间隔中最大者对应。
另外，本说明书中，所谓“截面”，是指沿特定的方向切断铝合金材料时露出的切面。
此外，本说明书中，所谓“加工方向”，是指拉伸加工(拉丝、轧制)的行进方向。例如，铝合金材料为线棒材的情况下，线棒材的长度方向(与线径垂直的方向)与拉丝方向对应。另外，铝合金材料为板材的情况下，实施了轧制加工的状态下的长度方向与轧制方向对应。需要说明的是，板材的情况下，有时在轧制加工后被裁切为规定的大小而进行了小片化，在该情况下，裁切后的长度方向不一定与加工方向一致，但即使在该情况下，也可由板材表面的加工面来确认轧制方向。
此外，本说明书中，所谓“厚度方向”，在铝合金材料为线棒材的情况下，是指线径方向，在铝合金材料为板材的情况下，是指厚度方向。此处，图1中示出用于说明“中央部”的图。图1示出在纸面的左右方向具有加工方向的铝合金材料的截面。需要说明的是，作为铝合金材料的形状，例如可举出线棒材、板材，为任意形状时，与加工方向平行的截面均如图1所示。如图1所示，该铝合金材料具有厚度为h的矩形截面。这样的板材中，所谓“中央部”，是指以从板材表面沿厚度方向仅移动板材厚度h的二分之一尺寸h/2的位置为中心的部分。然后，在以上的图1所示的截面中，在包含“中央部”的10000μm2的范围(观察视场(观察区域)：长度方向(98～148μm)×厚度方向(73～110μm))内，求出所含的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸为1.0μm以上的特定空隙的数目。在随机选择的共计5个视场中进行同样的观察，求出特定空隙的数目的平均值。将以这样的方式求出的特定空隙的数目的平均值作为“特定空隙的存在个数”。
本发明涉及的铝合金材料具有多个晶粒沿一个方向并齐延伸的纤维状金属组织。此处，将概略性地示出本发明涉及的铝合金材料的金属组织的形貌的立体图示于图2。如该图2所示，本发明的铝合金材料具有多个细长形状的晶粒10沿一个方向(图2中为长度方向X)并齐地呈延伸状态的纤维状组织。这样的细长形状的晶粒与以往的微细的晶粒、单纯地长宽比大的扁平晶粒有很大区别。即，本发明的晶粒为纤维这样的细长的形状，且多个晶粒的与长度方向X垂直的方向上的最大尺寸t的平均值为800nm以下。这样的微细的晶粒沿一个方向并齐延伸的纤维状金属组织可以说是以往的铝合金材料中不存在的新型金属组织。
具有上述金属组织的本发明的铝合金材料能够同时实现：超出作为ASTM中规定的导电性铝的A1350的拉伸强度即160～200MPa的高强度(例如，拉伸强度为210MPa以上，维氏硬度(HV)为60以上)；优异的导电性；和优异的断裂伸长率(例如，铝合金材料为线材的情况下，为2.0％以上)。
使晶粒粒径微细时，除了提高强度以外，还直接带来改善晶界腐蚀的作用、改善相对于反复变形的疲劳特性的作用、减少经塑性加工后的表面的粗糙的作用、减少经剪切加工时的塌陷、毛刺的作用等，具有全面提高材料的功能的效果。
另外，就本发明涉及的铝合金材料而言，在其截面中，对铝合金材料的中央部10000μm2的范围进行观察时，晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸为1.0μm以上的特定空隙的数目为10个以下。若铝合金材料中大量存在有与长度方向垂直的方向上的最大尺寸为1.0μm以上的特定空隙，则断裂伸长率显著下降。图3为施加于铝合金材料中的空隙(包括特定空隙在内)的应力的示意图。对铝合金材料沿长度方向进行拉伸时，在与长度方向垂直的方向上延伸的空隙中，应力集中于其端部。这样的空隙的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸(a)为1.0μm以上时，施加于空隙的端部的应力变得特别大，成为铝合金材料的破坏起点。
减少空隙的数目时，直接带来使电气和热的传导性提高的作用、使即使受到敲打加工等也不易发生开裂这样的展性提高的作用、使扭转加工性提高的作用等，具有全面提高材料的功能的效果。具有不限于使断裂伸长率提高的效果·作用。
特别是对于多个晶粒沿一个方向并齐延伸的纤维状组织阻碍位错的运动从而显示高强度的材料而言，与以往的非纤维状组织不同，延性提高的机理及其作用效果的程度完全不同。具有纤维状金属组织而实现高强度的情况下，位错难以移动，因此裂纹前端的应力不被释放，材料内部的微小不均匀点成为变形时的应力集中点，会成为纤维状晶体的破坏起点。因此，优选的是，纤维状晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸越小，则使特定空隙的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸越小。从这样的观点考虑，相对于多个纤维状晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值而言的、多个特定空隙的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值优选为2～10，更优选为5～8。需要说明的是，从非纤维状组织无法类推将何种尺寸的空隙减少何种程度、才能够使其作用效果最优化而实现与强度特性的兼顾。
需要说明的是，“多个特定空隙的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值”以下述方式算出。在图1所示的截面中，在包含“中央部”的10000μm2的范围(观察视场：长度方向(98～148μm)×厚度方向(73～110μm))内，对一个视场中包含的全部特定空隙的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸进行测定。在随机选择的共计5个视场中进行同样的观察，针对5个视场中观察到的全部特定空隙的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸，求出其平均值。
(1)合金组成
示出本发明的铝合金材料的合金组成及其作用。
本发明的铝合金材料含有Si：0.01～0.15质量％、Cu：0.01～0.30质量％及Mg：0.01～1.50质量％中的至少一种、和Fe：0.05～1.50质量％作为基本组成，此外，适当地含有合计为0.30质量％以下的选自由RE、Ag、Ni、Mn、Cr、Zr、Ti及B组成的组中的至少一种以上作为任选添加成分。
＜Fe：0.05～1.50质量％＞
Fe(铁)为本发明的铝合金材料中必需的元素，是有助于晶粒的微细化的元素。Fe含量小于0.05质量％时，上述作用效果不充分，另外，Fe含量超过1.50质量％时，结晶物变多，加工性降低。此处，所谓结晶物，是指在合金的铸造凝固时产生的金属间化合物。因此，使Fe含量为0.05～1.50质量％，优选为0.08～0.80质量％，更优选为0.10～0.22质量％。
＜Si：0.01～0.15质量％、Cu：0.01～0.3质量％、Mg：0.01～1.5质量％中的至少1种＞
Si(硅)、Cu(铜)、Mg(镁)为具有使铝母材的微细晶粒稳定化的作用的元素。就这些元素而言，与单独添加相比，通过复合添加2种以上，从而更有效地在晶粒的微细化方面发挥作用。此外，还具有下述作用：在晶粒微细的情况下提高材料强度。然而，Si含量超过0.15质量％、Cu含量超过0.3质量％、Mg含量超过1.5质量％时，电导率降低的缺点较强度提高的优点更加明显，因此不优选。含有Si时的更优选范围为0.10质量％以下，进一步优选为0.06质量％以下。含有Cu时的更优选范围为0.22质量％以下，进一步优选为0.16质量％以下。含有Mg时的更优选范围为1.00质量％以下，进一步优选为0.30质量％以下。另外，这些元素与后述的本发明的工艺协同地作用，从而有效地作用以控制空隙。
＜选自RE、Ag、Ni、Mn、Cr、Zr、Ti及B的组中的至少一种以上：合计0.30质量％以下＞
RE(稀土元素)、Ag(银)、Ni(镍)、Mn(锰)、Cr(铬)、Zr(锆)、Ti(钛)及B(硼)均具有使晶粒微细化、并且减少特定空隙的产生数的效果，因而是可以根据需要适当添加的任选添加元素。这些元素与后述的本发明的工艺协同地作用，从而有效地发挥作用以控制空隙。需要说明的是，RE是指稀土元素，包括镧、铈、钇等17种元素，这17种元素具有等同的效果，并且在化学上难以提取单个元素，因此本发明中以总量的形式加以规定。
从获得上述作用效果的方面考虑，这些成分的含量合计设为0.0001质量％以上，优选为0.03质量％以上。另一方面，前述成分的总含量超过0.30质量％时，电导率可能下降。因此，在含有选自RE、Ag、Ni、Mn、Cr、Zr、Ti及B的组中的1种以上的情况下，它们的总含量设为0.0001～0.3质量％，优选为0.03～0.30质量％，进一步优选为0.03～0.23质量％，在更重视电导率的情况下，设为0.03～0.15质量％。对于这些成分而言，可以仅单独含有1种，也可以包含2种以上的组合。
＜RE：0.00～0.30质量％＞
RE是具有下述作用的元素：使铸造时的晶粒微细化，还使特定空隙的数目减少，此外，提高耐热性。为了充分地发挥这样的作用，优选使RE的含量为0.005质量％以上，更优选使其为0.01质量％以上。另一方面，RE的含量超过0.30质量％时，加工性降低。因此，RE的含量优选为0.30质量％以下，更优选为0.27质量％以下，进一步优选为0.25质量％以下。需要说明的是，RE为任选添加元素成分，因此在未添加RE的情况下，也考虑以杂质水平被含有，RE含量的下限值为0.00质量％。
＜Ag：0.00～0.30质量％＞
Ag是具有下述作用的元素：使铸造时的晶粒微细化，还使特定空隙的数目减少，此外，提高耐热性。为了充分地发挥这样的作用，优选使Ag的含量为0.005质量％以上，更优选使其为0.01质量％以上。另一方面，Ag的含量超过0.30质量％时，加工性降低。因此，Ag的含量优选为0.30质量％以下，更优选为0.27质量％以下，进一步优选为0.25质量％以下。需要说明的是，Ag为任选添加元素成分，因此在未添加Ag的情况下，也考虑以杂质水平被含有，Ag含量的下限值为0.00质量％。
＜Ni：0.00～0.30质量％＞
Ni是具有下述作用的元素：使铸造时的晶粒微细化，还使特定空隙的数目减少，此外，提高耐热性、和在腐蚀环境下使用时的耐腐蚀性。从充分地发挥这样的作用的观点考虑，优选使Ni的含量为0.005质量％以上，更优选使其为0.01质量％以上。另一方面，Ni的含量超过0.30质量％时，加工性降低。因此，Ni的含量优选为0.30质量％以下，更优选为0.27质量％以下，进一步优选为0.25质量％以下。需要说明的是，Ni为任选添加元素成分，因此在未添加Ni的情况下，也考虑以杂质水平被含有，Ni含量的下限值为0.00质量％。
＜Mn：0.00～0.30质量％＞
Mn是具有下述作用的元素：使铸造时的晶粒微细化，还使特定空隙的数目减少，此外，提高耐热性、和在腐蚀环境下使用时的耐腐蚀性。为了充分地发挥这样的作用，优选使Mn的含量为0.005质量％以上，更优选使其为0.01质量％以上。另一方面，Mn的含量超过0.30质量％时，加工性降低。因此，Mn的含量优选为0.30质量％以下，更优选为0.27质量％以下，进一步优选为0.25质量％以下。需要说明的是，Mn为任选添加元素成分，因此在未添加Mn的情况下，也考虑以杂质水平被含有，Mn含量的下限值为0.00质量％。
＜Cr：0.00～0.30质量％＞
Cr是具有下述作用的元素：使铸造时的晶粒微细化，还使特定空隙的数目减少，此外，提高耐热性、和在腐蚀环境下使用时的耐腐蚀性。为了充分地发挥这样的作用，优选使Cr的含量为0.005质量％以上，更优选使其为0.01质量％以上。另一方面，Cr的含量超过0.30质量％时，加工性降低。因此，Cr的含量优选为0.30质量％以下，更优选为0.27质量％以下，进一步优选为0.25质量％以下。需要说明的是，Cr为任选添加元素成分，因此在未添加Cr的情况下，也考虑以杂质水平被含有，Cr含量的下限值为0.00质量％。
＜Zr：0.00～0.30质量％＞
Zr是具有下述作用的元素：使铸造时的晶粒微细化，还使特定空隙的数目减少，此外，提高耐热性、和在腐蚀环境下使用时的耐腐蚀性。为了充分地发挥这样的作用，优选使Zr的含量为0.005质量％以上，更优选使其为0.01质量％以上。另一方面，Zr的含量超过0.30质量％时，加工性降低。因此，Zr的含量优选为0.30质量％以下，更优选为0.27质量％以下，进一步优选为0.25质量％以下。需要说明的是，Zr为任选添加元素成分，因此在未添加Zr的情况下，也考虑以杂质水平被含有，Zr含量的下限值为0.00质量％。
＜Ti：0.00～0.30质量％＞
Ti是具有下述作用的元素：使铸造时的晶粒微细化，还使特定空隙的数目减少，此外，提高耐热性、和在腐蚀环境下使用时的耐腐蚀性。为了充分地发挥使铸造时的晶粒微细化、还使耐热性提高的作用，优选使Ti的含量为0.005质量％以上。除此以外，为了还充分地发挥使在腐蚀环境下使用时的耐腐蚀性提高的作用，更优选使Ti的含量为0.01质量％以上，进一步优选使其为0.05质量％以上。另一方面，Ti的含量超过0.30质量％时，加工性降低。因此，Ti的含量优选为0.30质量％以下，更优选为0.27质量％以下，进一步优选为0.25质量％以下。需要说明的是，Ti为任选添加元素成分，因此在未添加Ti的情况下，也考虑以杂质水平被含有，Ti含量的下限值为0.00质量％。
＜B：0.00～0.30质量％＞
B是具有下述作用的元素：使铸造时的晶粒微细化，还使特定空隙的数目减少，此外，提高耐热性、和在腐蚀环境下使用时的耐腐蚀性。为了充分地发挥使铸造时的晶粒微细化、还使耐热性提高的作用，优选使B的含量为0.005质量％以上。除此以外，为了还充分地发挥使在腐蚀环境下使用时的耐腐蚀性提高的作用，更优选使B的含量为0.007质量％以上，进一步优选使其为0.01质量％以上。另一方面，B的含量超过0.30质量％时，加工性降低。因此，B的含量优选为0.30质量％以下，更优选为0.27质量％以下，进一步优选为0.25质量％以下。需要说明的是，B为任选添加元素成分，因此在未添加B的情况下，也考虑以杂质水平被含有，B含量的下限值为0.00质量％。
＜余量：Al及不可避免的杂质＞
上述成分以外的余量为Al(铝)及不可避免的杂质。此处所谓的不可避免的杂质是指在制造工序中会不可避免地被包含的含有水平的杂质。不可避免的杂质根据含量不同，也可能成为使电导率下降的重要因素，因此，优选考虑到电导率的下降而一定程度地抑制不可避免的杂质的含量。关于作为不可避免的杂质而列举的成分，例如，可举出Bi(铋)、Pb(铅)、Ga(镓)、Sr(锶)等。需要说明的是，对于这些成分含量的上限而言，每种上述成分分别设为0.03质量％、且以上述成分的总量计为0.10质量％即可。
这样的铝合金材料可通过组合地控制合金组成、制造工艺来实现。以下，对本发明的铝合金材料的优选制造方法进行说明。
(2)基于本发明的一个实施例的铝合金材料的制造方法
这样的基于本发明的一个实施例的铝合金材料的特征在于，尤其是通过以高密度向Al-Fe-(Si、Cu、Mg)系合金的内部导入晶粒间界，从而实现高强度化和高弯曲性化。即，其特征在于，通过在拉伸加工之间以规定的条件组入稳定化热处理，从而促进合金内部的晶格缺陷的重排，使其稳定化。
以下，详细地对本发明的铝合金材料的优选制造方法进行说明。该制造方法至少包括增加界面强度的热处理[1]、和冷加工[2]。
＜增加界面强度的热处理[1]＞
作为用于使铝合金材料的空隙减少的制法，在后述的冷加工[2]之前、或者进行多次冷加工的情况下至少在最终的冷加工之前，进行增加界面强度的热处理[1]。
空隙大多是由于在冷加工中、作为母相的铝合金与作为第二相的Fe系化合物的界面剥离且该剥离部扩大而产生的。因此，在以这样的方式形成的空隙的周围存在Fe系化合物。图4为铝合金材料中的空隙的示意图。
为了防止这样的空隙的形成，在冷加工[2]之前、或者进行多次冷加工的情况下至少在最终的冷加工之前，对铝合金实施热处理。通过这样的热处理，从而促进界面及其周边的原子扩散而提高界面强度，能够形成不易将铝合金与Fe系化合物的界面剥离的状态。加热处理优选于180℃～280℃保持10分钟～24小时。若与此相比温度更低、或时间更短，则原子扩散变得不充分，效果变得不充分。另外，若与此相比温度更高、或时间更长，则反而形成具有脆性的金属间化合物、或者在热处理中因母相与包含Fe的金属间化合物的线性膨胀系数的差异而导致界面的缺陷生成。
铝合金原料没有特别限定，只要具有上述合金组成即可，例如，可以根据使用目的，适当选择挤出材料、铸锭材料、热加工材料(例如，热轧材料)、冷加工材料(例如，冷轧材料等)等来使用。
＜冷加工[2]＞
通常，若向金属材料施加变形的应力，则作为金属晶体的变形的根源过程，将发生晶体滑移。越是容易发生这样的晶体滑移的金属材料，变形所需要的应力越小，可以说强度越低。因此，为了实现金属材料的高强度化，抑制在金属组织内发生的晶体滑移变得重要。作为阻碍这样的晶体滑移的重要因素，可举出金属组织内的晶粒间界的存在。在向金属材料施加了变形的应力时，这样的晶粒间界能防止晶体滑移在金属组织内传播，结果，能提高金属材料的强度。
因此，为了实现金属材料的高强度化，认为优选以高密度向金属组织内导入晶粒间界。此处，作为晶粒间界的形成机制，例如可以考虑与下述这样的金属组织的变形相伴随的、金属晶体的分裂。
通常，在多晶材料的内部，由于相邻的晶粒彼此的取向的差异、与加工工具接触的表层附近和块体内部之间的应变的空间分布，导致应力状态成为复杂的多轴状态。由于这些影响，在变形前呈单一取向的晶粒伴随着变形而分裂为多个取向，在分裂的晶体彼此之间形成晶粒间界。添加的Mg和Si具有使加工时形成的晶粒间界稳定化的作用。
冷加工[2]可以仅进行1次，也可以进行多次。本发明中，使冷加工[2]的总加工度(合计加工度)为2以上。尤其是，通过增大合计加工度，能够促进与金属组织的变形相伴随的金属晶体的分裂，能够以高密度向铝合金材料的内部导入晶粒间界。结果，铝合金材料的强度大幅提高。这样的合计加工度优选为2.5以上，更优选为3以上，进一步优选为5以上。另外，合计加工度的上限没有特别规定，通常为15。
需要说明的是，将加工前的截面积记为s1，并将加工后的截面积记为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)
需要说明的是，计算该加工度时，在进行多次冷加工[2]的情况下，s1为增加界面强度的热处理[1]后的未实施冷加工[2]的铝合金的截面积，s2为增加界面强度的热处理[1]后的实施了全部冷加工[2]的铝合金的截面积。另外，不考虑在增加界面强度的热处理[1]之前进行的冷加工，仅考虑增加界面强度的热处理[1]后的冷加工[2]。
另外，加工方法根据目标铝合金材料的形状(线棒材、板材、条、箔等)适当选择即可，例如，可举出盒式辊拉模(cassette roller dies)、槽辊轧制、圆线轧制、基于模具等的拉拔加工、模锻等。在任意加工方法中，均可通过提高工具与材料之间的摩擦，积极地引入施加的剪切应变，从而得到本发明的金属组织。
另外，本发明中，如上所述，对于铝合金原材料，可利用基于模具的拉拔、轧制等方法，进行高加工度的加工。因此，结果，能得到长尺寸的铝合金材料。另一方面，在粉末烧结、压缩扭转加工、高压扭转(High pressure torsion，HPT)、锻造加工、等通道转角挤压(Equal Channel Angular Pressing，ECAP)等那样的以往的铝合金材料的制造方法中，难以得到这样的长尺寸的铝合金材料。这样的本发明的铝合金材料优选以10m以上的长度制造。需要说明的是，制造时的铝合金材料的长度的上限没有特别设定，但考虑到作业性等，优选设定为6000m。
另外，对于本发明的铝合金材料而言，如上所述，为了晶粒的微细化，增大加工度是有效的，因此，尤其是在制作成线棒材的情况下，越制成细径，则越容易实现本发明的构成；另外，在制作成板材、箔的情况下，越制成薄的厚度，则越容易实现本发明的构成。
尤其是在本发明的铝合金材料为线棒材的情况下，其线径优选为1mm以下，更优选为0.5mm以下，进一步优选为0.45mm以下，特别优选为0.4mm以下，最优选为0.35mm以下。需要说明的是，下限没有特别设定，但考虑到作业性等，优选设定为0.01mm。本发明的铝合金线棒材即使为细线，也具有高强度，因此可以以单线使其纤细来使用，这是一个优点。
另外，本发明的铝合金材料为板材的情况下，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，下限没有特别设定，但优选设定为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，因此可以以厚度薄的单层的形式使用，这是一个优点。
另外，如上所述，本发明的铝合金材料被加工得较细或较薄，但也可准备多个这样的铝合金材料，将它们接合而加粗或增厚，用于目标用途。需要说明的是，关于接合的方法，可利用已知的方法，可举出例如压接、焊接、基于粘接剂的接合、摩擦搅拌接合等。另外，铝合金材料为线棒材的情况下，也可以将多根捆束并进行合股加捻，制成铝合金绞线，用于目标用途。需要说明的是，后述的调质退火[3]的工序可以在对进行了上述冷加工[2]的铝合金材料实施基于接合或合股加捻的加工后进行。
＜调质退火[3]＞
虽然并非必需的方式，但为了解除残余应力、提高伸长率，作为对铝合金的最终处理，可以进行调质退火[3]。在进行调质退火[3]的情况下，将处理温度设为50～130℃。调质退火[3]的处理温度低于50℃时，难以获得上述这样的效果，超过130℃时，由于恢复、再结晶而导致晶粒生长，强度下降。另外，调质退火[3]的保持时间优选为24～48小时。需要说明的是，这样的热处理的各种条件可根据不可避免的杂质的种类、量及铝合金原材料的固溶·析出状态来适当调节。
(3)本发明的铝合金材料的组织特征
＜金属组织＞
利用上述这样的制造方法制造的本发明的铝合金材料是以高密度在金属组织内导入了晶粒间界的铝合金材料。这样的本发明的铝合金材料具有多个晶粒沿一个方向并齐延伸的纤维状金属组织，在与上述一个方向平行的截面中，多个上述晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值为800nm以下。这样的铝合金材料通过具有以往的铝合金材料中不存在的特有金属组织，从而具有与以往的铝合金材料(其中，耐腐蚀性、加工性等差的2000系、7000系的高强度铝合金材料除外。)相比格外高的强度。
本发明的铝合金材料的金属组织具有纤维状组织，成为细长形状的晶粒沿一个方向并齐延伸成纤维状的状态。此处，所谓“一个方向”，与铝合金材料的加工方向(拉伸方向)对应，分别地，铝合金材料为线棒材的情况下，例如与拉丝方向对应，铝合金材料为板材、箔的情况下，例如与轧制方向对应。另外，对于本发明的铝合金材料而言，特别是相对于与这样的加工方向平行的拉伸应力，发挥特别优异的强度特性。
另外，上述一个方向优选与铝合金材料的长度方向对应。即，通常，只要铝合金材料没有以比与其加工方向垂直的方向上的尺寸更短的尺寸被加工成单片，则其拉伸方向与其长度方向对应。
另外，在与上述一个方向平行的截面中，多个晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值为800nm以下，更优选为740nm以下，进一步优选为640nm以下，特别优选为600nm以下，更进一步优选为570nm以下，最优选为550nm以下。这样的粒径(晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸)细的晶粒沿一个方向延伸的纤维状金属组织中，以高密度形成了晶粒间界，通过这样的金属组织，能够有效地抑制与变形相伴的晶体滑移而使其不产生，结果，成功开发了能够实现以往的铝系材料所无法达成的高强度的铝合金材料。另外，通过使晶粒微细，从而具有抑制弯曲变形中的不均匀变形的作用。需要说明的是，对于多个晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值而言，从实现高强度的方面考虑，越小越优选，但作为制造上或物理上的极限的下限例如为20nm。
另外，上述晶粒的长度方向上的最大尺寸的平均值并非必须被特别规定，但优选为1200nm以上，更优选为1700nm以上，进一步优选为2200nm以上。另外，对于上述晶粒的长宽比而言，优选为10以上，更优选为20以上。
另外，在铝合金材料的中央部，对10000μm2的范围进行截面观察时，与长度方向垂直的方向上的最大尺寸为1.0μm以上的特定空隙的数目为10个以下，更优选为9个以下，进一步优选为8个以下。如上文所述，通过使上述规定的特定空隙的数目为10个以下，能够抑制对该铝合金材料施加应力时的破坏。另外，从抑制铝合金材料的破坏的观点考虑，理想上，优选不存在这样的特定空隙。但是，若以铝合金材料中不存在特定空隙的方式进行制造，则量产成本大幅上升，因此，特定空隙的数目为1个以上且10个以下的范围即可。
(4)本发明的铝合金材料的特性
[拉伸强度]
拉伸强度为按照JIS Z2241：2011测定的值。详细的测定条件在后述的实施例一栏中进行说明。
对于本发明的铝合金材料而言，尤其在为线棒材的情况下，优选拉伸强度为210MPa以上。这样的拉伸强度比ASTM INTERNATIONAL中示出的导电用铝A1350的拉伸强度160～200MPa高一成以上。(标准名：B230/B230M-07)。因此，例如，将本发明的铝合金线棒材应用于电缆的情况下，具有在维持了电缆的高张力的同时将电缆的导体的截面积及重量减少一成的效果。另外，本发明的更优选拉伸强度为260MPa以上，进一步优选的拉伸强度为300MPa以上。更进一步优选的拉伸强度为340MPa以上。这样的拉伸强度比ASTMINTERNATIONAL中示出的6000系铝合金的A6201的拉伸强度305～330MPa高。(标准名：B398/B398M-14)。最优选的拉伸强度为380MPa以上。
[维氏硬度(HV)]
维氏硬度(HV)为按照JIS Z2244：2009测定的值。详细的测定条件在后述的实施例一栏中进行说明。需要说明的是，在测定已经成为部件的加工品的维氏硬度(HV)的情况下，也可将加工品分解，对截面进行镜面抛光，对该截面进行测定。
对于本发明的铝合金材料而言，尤其在为线棒材的情况下，优选维氏硬度HV为60以上。这样的HV比ASTM INTERNATIONAL中示出的导电用铝A1350的HV 54高一成。因此，例如，在将本发明的铝合金线棒材应用于电缆的情况下，具有在维持电缆的高张力的同时将电缆的导体的截面积及重量减少一成的效果。另外，本发明的更优选的HV为70以上，进一步优选的HV为80以上。更进一步优选的HV为90以上。这样的拉伸强度比ASTM INTERNATIONAL中示出的6000系铝合金的A6201的拉伸强度85高。最优选的HV为100以上。需要说明的是，本发明的铝合金材料的维氏硬度(HV)的上限没有特别限定，例如为250。
[断裂伸长率]
断裂伸长率为按照JIS Z2241：2001、使用精密万能试验机(株式会社岛津制作所制)进行拉伸试验而测定的值。详细的测定条件在后述的实施例一栏中进行说明。
对于本发明的铝合金材料而言，尤其在为线棒材的情况下，断裂伸长率优选为2.0以上，更优选为3.0以上，进一步优选为3.5以上，特别优选为4.0以上。另外，断裂伸长率优选为12.0以下，更优选为10.0以下，进一步优选为8.0以下。
[电导率]
根据用途、强度带的不同，优选的电导率不同。就拉伸强度为210～340MPa的强度带而言，导电成为基本功能，因此电导率优选为55.0％IACS以上。更优选为57.0％IACS以上。另一方面，就拉伸强度超过340MPa的强度带而言，机械特性成为基本功能，因此电导率优选为45.0％IACS以上。更优选为48.0％IACS以上。
另外，本发明的铝合金材料不仅可以以裸材的形式使用，也可以利用镀覆、包层等方法用其他金属将铝合金材料的表面覆盖。在该情况下，也能够发挥上述的效果。覆盖的金属的种类例如可举出选自由Cu、Ni、Ag、Sn、Au、Pd及Pt组成的组中的1种以上的金属或合金等。有减少接触电阻、提高耐腐蚀性等效果。就覆盖率而言，在与长度方向垂直的截面中为总面积的25％左右较好。其原因在于，覆盖率过高时，轻质化效果降低。优选为15％以下，更优选为10％以下。
(5)本发明的铝合金材料的用途
对于本发明的铝合金材料而言，使用了铁系材料、铜系材料及铝系材料的所有用途均可成为对象。具体而言，可合适地用作电线、电缆等导电构件、集电体用的筛网、网等电池用构件、螺丝、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、电动机中使用的线圈等。
作为导电构件的更具体的用途例，可举出架空输电线、OPGW、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、橡胶绝缘电缆、EV/HEV用充电电缆、海上风力发电用扭转电缆、升降机电缆、连接电缆、机器人电缆、电车用架线、滑接导线等机器用电线、汽车用线束、船舶用电线、飞机用电线等输送用电线、汇流条、引线框架、柔性扁平电缆、避雷针、天线、连接器、端子、电缆的编组等。
在电线、电缆中以绞线的形式使用的情况下，可以使本发明的铝合金与通用的铜、铝等导体混合而制成绞线。
电池用构件中，可举出太阳能电池的电极、锂离子电池的电极等。
作为结构用部件(构件)的更具体的用途例，可举出建筑工地的脚手架、传送网带、衣料用的金属纤维、连环甲、围栏、除虫网、拉链、钩扣、夹子、铝棉、刹车线、辐条等自行车用部件、增强玻璃的增强线、管密封件、金属包装、电缆的保护增强材料、风扇皮带的芯轴、促动器驱动用线、链条、钩子、隔音用网状物、塔板等。
作为紧固部件(构件)的更具体的用途例，可举出内六角无头螺丝、卡钉、图钉等。
作为弹簧用部件(构件)的更具体的用途例，可举出弹簧电极、端子、连接器、半导体探针用弹簧、板簧、发条用弹簧等。
另外，作为为了使树脂系材料、塑料材料、布等具有导电性、或为了控制强度、弹性模量而添加的金属纤维也是优选的。
另外，也适用于眼镜框、表带、钢笔笔尖、叉子、头盔、注射针等民生构件、医疗构件。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不受上述实施方式的限制，包含本发明的概念及权利要求书中所含的所有方式，可在本发明的范围内进行各种改变。
实施例
以下，为了进一步明确本发明的效果，对本发明例及比较例进行说明，但本发明并不限于这些实施例。
(本发明例1～34)
首先，准备具有表2所示的合金组成的
的各棒材。接着，使用各棒材，在表2所示的制造条件下，制作各铝合金线材
需要说明的是，表2所示的制造条件A～F具体如下所述。
＜制造条件A＞
进行冷拉丝，使线径为1.56mm，进行于220℃保持2小时的增加界面强度的热处理[1]后，进行加工度为3.3的冷拉丝[2]，使线径为0.3mm。
＜制造条件B＞
进行冷拉丝，使线径为4.69mm，进行于220℃保持2小时的增加界面强度的热处理[1]后，进行加工度为5.5的冷拉丝[2]，使线径为0.3mm。
＜制造条件C＞
进行于220℃保持2小时的增加界面强度的热处理[1]后，进行加工度为7.7的冷拉丝[2]，使线径为0.24mm。
＜制造条件D＞
在制造条件A之后，进行于100℃保持36小时的调质退火[3]。
＜制造条件E＞
在制造条件B之后，进行于100℃保持36小时的调质退火[3]。
＜制造条件F＞
在制造条件C之后，进行于100℃保持36小时的调质退火[3]。
(比较例1)
比较例1中，使用由99.99质量％-Al形成的
的棒材，在表2所示的制造条件下，制作铝线材
(比较例2～6)
比较例2～6中，使用具有表2所示的合金组成的
的棒材，在表2所示的制造条件下，制作铝合金线材
(比较例7、9)
针对具有表2所示的合金组成的
的各棒材，施加以下的制造条件H。
＜制造条件H＞
在不进行增加界面强度的热处理[1]的情况下，进行加工度为2.2的冷拉丝[2]，使线径为3.16mm。
(比较例8、10)
针对具有表2所示的合金组成的
的各棒材，施加以下的制造条件I。
＜制造条件I＞
在不进行增加界面强度的热处理[1]的情况下，进行合计加工度为7.7的冷拉丝[2]，使线径为0.24mm。
[评价]
使用上述本发明例及比较例涉及的铝系线材，进行下文所示的特性评价。各特性的评价条件如下所述。将结果示于表2。
[1]合金组成
按照JIS H1305：2005，利用发射光谱分析法进行。需要说明的是，测定使用发射光谱分析装置(Hitachi High-Tech Science Corporation制)进行。
[2]晶体尺寸的观察
对于金属组织的观察而言，使用透射电子显微镜(JEM-2100PLUS，日本电子株式会社制)，通过TEM(Transmission Electron Microscopy)观察来进行。以200kV的加速电压进行观察。
作为观察用试样，使用了下述试样：针对上述线材的与长度方向(拉丝方向X)平行的截面，利用FIB(聚焦离子束(Focused Ion Beam))，以100nm±20nm的厚度切断，通过离子铣削进行精加工。
TEM观察中，使用灰度对比度，将对比度的差异作为晶体的取向，识别对比度不连续地变化的边界作为晶粒间界。需要说明的是，根据电子束的衍射条件不同，有时即使金属组织不同，灰度对比度也不存在差异，因此，在该情况下，通过电子显微镜的试样台内的正交的2条试样旋转轴各倾斜±3°，改变电子束和试样的角度，在多个衍射条件下拍摄观察面，识别晶界。需要说明的是，使观察视场为长度方向(15～40)μm×厚度方向(15～40)μm，在上述截面中，在与线径方向(与长度方向垂直的方向)对应的线上的、厚度方向的中间部、即中心与表层的中间附近的位置(从表层侧至线直径的约1/4中心侧的位置)进行观察。观察视场根据晶粒的大小而适当调节。另外，观察倍率设为1000倍。
然后，根据进行TEM观察时拍摄的图像，在线材的与长度方向(拉丝方向X)平行的截面中，判断有无纤维状金属组织。图5为进行TEM观察时拍摄的线材的与长度方向(拉丝方向X)平行的截面的TEM图像的一部分。本发明例中，在观察到图5所示那样的金属组织的情况下，评价为“有”纤维状金属组织。
此外，在各观察视场中，选择晶粒中的任意100个，测定各晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸t、和晶粒的与长度方向平行的尺寸，算出该晶粒的长宽比。进而，对于晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸t和长宽比，由观察的晶粒的总数算出平均值。需要说明的是，观察的晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸t明显大于800nm的情况下，减少测定各尺寸的晶粒的选择数，算出各自的平均值。另外，对于晶粒的与长度方向平行的尺寸明显为晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸t的10倍以上的情况，一律判断为长宽比为10以上。
[3]特定空隙的个数及多个特定空隙的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值
对于特定空隙的个数及多个特定空隙的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值测定而言，使用扫描电子显微镜(日本电子株式会社制JSM-7001FA，日本电子株式会社制)，通过FE-SEM(场发射扫描电子显微镜(Field Emission Scanning ElectronMicroscopy))观察进行。以25.0kV的加速电压进行观察。
作为观察用试样，使用下述试样：将铝合金材料埋入树脂中，使该树脂固化，然后，以上述线材的与长度方向(拉丝方向X)平行的截面露出的方式进行机械研磨，利用离子铣削对露出的截面进行精加工，进而蒸镀碳。
使观察视场为长度方向(98～148μm)×厚度方向(73～110μm)，在上述截面中，在与线径方向(与长度方向垂直的方向)对应的线上的、厚度方向的中间部、即两个表层的中央部(从表层侧移动至线直径的仅约1/2的中心位置)进行观察。在随机选择的共计5个视场中进行同样的观察，求出特定空隙的数目的平均值(特定空隙的存在个数)及特定空隙的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值。
然后，根据进行FE-SEM观察时拍摄的图像,在线材的与长度方向(拉丝方向X)平行的截面中,对特定空隙的有无及其个数、和特定空隙的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值进行计量。图6为比较例8的进行FE-SEM观察时拍摄的线材的与长度方向(拉丝方向X)平行的截面的SEM图像的一部分。由图6确认了线材的与长度方向(拉丝方向X)垂直的方向上的最大尺寸为1.0μm以上的特定空隙。在该图6中，在线材的与长度方向(拉丝方向X)垂直的方向上的最大尺寸为1.0μm以上的特定空隙的旁边位置处标记星号(★)。在图6的视场中，确认到13个线材的与长度方向(拉丝方向X)垂直的方向上的最大尺寸为1.0μm以上的特定空隙。图7为本发明例3的进行FE-SEM观察时拍摄的线材的与长度方向(拉丝方向X)平行的截面的SEM图像的一部分。在图7中，确认到2个线材的与长度方向(拉丝方向X)垂直的方向上的最大尺寸为1.0μm以上的特定空隙。
[4]拉伸强度
按照JIS Z2241：2001，使用精密万能试验机(株式会社岛津制作所制)，进行拉伸试验，测定拉伸强度(MPa)。需要说明的是，上述试验在评价点间的距离为100mm、变形速度为10mm/分钟的条件下实施。本发明例中，对于加热前的线材，将210MPa以上作为合格水平。
[5]维氏硬度(HV)
按照JIS Z 2244：2009，使用微小硬度试验机HM-125(株式会社Akashi(现Mitutoyo Corporation)制)，测定维氏硬度(HV)。此时，使试验力为0.1kgf，使保持时间为15秒。另外，使测定位置为在线材的与长度方向平行的截面中、与线径方向(与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(从表层侧至线径的约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，测定值的最大值和最小值之差为10以上的情况下，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，本发明例中，将60以上作为合格水平。
[6]断裂伸长率
按照JIS Z2241：2001，使用精密万能试验机(株式会社岛津制作所制)，进行拉伸试验，测定断裂伸长率。仅采用在卡盘间发生断裂的试验，求出其中n＝4的平均值。在评价点间的距离为100mm、变形速度为10mm/分钟的条件下实施。对于断裂伸长率而言，将2.0％以上作为合格水平。
[7]电导率
对于电导率而言，于20±1℃利用四端子法而测定。本发明例中，就拉伸强度为210～340MPa的强度带而言，导电成为基本功能，因此将55.0％IACS以上的电导率设为合格水平。另外，就拉伸强度超过340MPa的强度带而言，机械特性成为基本功能，因此将45.0％IACS以上的电导率设为合格水平。需要说明的是，就热导率而言，由于其与电导率呈比例关系，因此通过电导率的评价来代替好坏的判定。
[表2]
根据表2的评价结果确认到，对于本发明例1～34的铝合金线材而言，合金组成在本发明的合适范围内，具有晶粒沿一个方向并齐延伸的纤维状金属组织，晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值为800nm以下，在与长度方向平行的截面中，对铝合金材料的厚度方向的中央部10000μm2的范围进行观察时，上述与长度方向垂直的方向上的最大尺寸为1.0μm以上的特定空隙的数目为10个以下。
通过具有这样的特有金属组织，本发明例1～34涉及的铝合金线材的拉伸强度均为210MPa以上、维氏硬度均为60以上、断裂伸长率均为2％以上，拉伸强度为210～340MPa时，电导率为55.0％IACS以上，拉伸强度超过340MPa时，电导率为45.0％IACS以上。
与此相对，对于比较例1的纯铝线材而言，组成在本发明的合适范围外，另外，晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸t的平均值大于800nm，因此拉伸强度低，维氏硬度及断裂伸长率均差。
对于比较例2的铝合金线材而言，由于Si的含量多于本发明的合适范围，因此电导率差。
对于比较例3的铝合金而言，由于Fe的含量多于本发明的合适范围，因此Fe系化合物析出，在冷拉丝[2]时频繁发生断线。
对于比较例4的铝合金而言，由于Cu的含量多于本发明的合适范围，因此电导率差。
对于比较例5的铝合金线材而言，由于Mg的含量多于本发明的合适范围，因此电导率差。
对于比较例6的铝合金而言，由于任选成分Mn的含量及任选成分的总含量多于本发明的合适范围，因此电导率差。
对于比较例7、9的铝合金线材而言，虽然合金组成在本发明的合适范围内，但是由于未进行增加界面强度的热处理[1]，因此晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸t的平均值分别成为1μm以上及900nm，拉伸强度及维氏硬度差。
对于比较例8、10的铝合金线材而言，虽然合金组成在本发明的合适范围内，但是由于未进行增加界面强度的热处理[1]，因此特定空隙的个数超过10个，断裂伸长率差。
附图标记说明
1 铝合金材料
10 晶粒
t 晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸
X 晶粒的长度方向
Claims (10)
1.铝合金材料，其特征在于，具有下述合金组成：含有Si：0.01～0.15质量％、Cu：0.01～0.30质量％及Mg：0.01～1.50质量％中的至少一种、和Fe：0.05～1.50质量％，余量由Al及不可避免的杂质构成，
所述铝合金材料具有多个晶粒沿一个方向并齐延伸的纤维状金属组织，
在与所述一个方向平行的截面中，
多个所述晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值为800nm以下，并且，
在沿厚度方向观看所述截面、并于中央部进行观察时，不存在所述与长度方向垂直的方向上的最大尺寸为1.0μm以上的特定空隙，或者每10000μm2中所述特定空隙的存在个数为10个以下。
2.铝合金材料，其特征在于，具有下述合金组成：含有Si：0.01～0.15质量％、Cu：0.01～0.30质量％及Mg：0.01～1.50质量％中的至少一种、和Fe：0.05～1.50质量％，并且含有选自由RE、Ag、Ni、Mn、Cr、Zr、Ti及B组成的组中的至少一种以上：合计0.30质量％以下，余量由Al及不可避免的杂质构成，
所述铝合金材料具有多个晶粒沿一个方向并齐延伸的纤维状金属组织，
在与所述一个方向平行的截面中，
多个所述晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值为800nm以下，并且，
在沿厚度方向观看所述截面、并于中央部进行观察时，不存在所述与长度方向垂直的方向上的最大尺寸为1.0μm以上的特定空隙，或者每10000μm2中所述特定空隙的存在个数为10个以下。
3.如权利要求1或2所述的铝合金材料，其中，相对于多个所述晶粒的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值而言的、多个所述特定空隙的与长度方向垂直的方向上的最大尺寸的平均值为2～10。
4.如权利要求1、2或3所述的铝合金材料，其表面被选自由Cu、Ni、Ag、Sn、Au、Pd及Pt组成的组中的至少一种以上的金属覆盖。
5.导电构件，其使用了权利要求1～4中任一项所述的铝合金材料。
6.电池用构件，其使用了权利要求1～4中任一项所述的铝合金材料。
7.紧固部件，其使用了权利要求1～4中任一项所述的铝合金材料。
8.弹簧用部件，其使用了权利要求1～4中任一项所述的铝合金材料。
9.结构用部件，其使用了权利要求1～4中任一项所述的铝合金材料。
10.橡胶绝缘电缆，其使用了权利要求1～4中任一项所述的铝合金材料。
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