CN113039302B - 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

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 Download PDF

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Abstract

本发明提供能够成为铁系、铜系的金属材料的替代的、耐力高且即使为细径也具有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Mg：0.20～1.80质量％、Si：0.20～2.00质量％及Fe：0.01～1.50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400nm以下，并且，沿厚度方向观看截面，在位于中央部的10000μm2的观察区域中，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，或者特定空隙的存在个数为15个以下。

Description

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
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，因此期望进一步的高强度化。
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，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]
Figure BDA0003065987890000021
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，期望使耐力和断裂伸长率两者均提高。然而，该断裂伸长率与耐力通常为相反的特性，因此不容易使耐力和断裂伸长率两者均提高。
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能够成为铁系、铜系的金属材料的替代的、耐力高且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。
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400nm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15个以下，由此能够得到兼具与铁系、铜系的金属材料匹敌的高耐力、和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Mg：0.20～1.80质量％、Si：0.20～2.00质量％及Fe：0.01～1.50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400nm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15个以下。
(2)铝合金材料，其特征在于，具有下述合金组成：含有Mg：0.20～1.80质量％、Si：0.20～2.00质量％、Fe：0.01～1.50质量％、及选自由RE、Cu、Ag、Zn、Ni、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr、Sn、Ti及B组成的组中的至少一种以上：合计2.00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400nm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15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4～15。
(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400nm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15个以下，从而能够得到具有与铁系、铜系的金属材料匹敌的高耐力、且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10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，(a)为拍摄了一整个视场的SEM图像，(b)为用于说明特定空隙的个数的计量方法的放大SEM图像，(c)为在(a)的SEM图像中标记特定空隙的存在部位的图像。
[图7]为本发明例31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Mg：0.20～1.80质量％、Si：0.20～2.00质量％、Fe：0.01～1.50质量％，进一步根据需要而含有选自由RE、Cu、Ag、Zn、Ni、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr、Sn、Ti及B组成的组中的至少一种以上：合计2.00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400nm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15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400nm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与铁系、铜系的金属材料匹敌的高强度(例如，0.2％耐力为380MPa以上)、和优异的断裂伸长率(例如，铝合金材料为线材时，为2％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15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4～15，更优选为5～10。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0.20～1.80质量％的Mg、0.20～2.00质量％的Si及0.01～1.50质量％的Fe作为基本组成，此外，适当地含有合计为2.00质量％以下的选自由RE、Cu、Ag、Zn、Ni、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr、Sn、Ti及B组成的组中的一种以上作为任选添加成分。
＜Mg：0.20～1.80质量％＞
Mg(镁)具有在铝母材中固溶而进行强化的作用，并且具有通过与Si的协同效应而使拉伸强度提高的作用。然而，Mg含量小于0.20质量％时，上述作用效果不充分，另外，Mg含量超过1.80质量％时，形成结晶物，加工性(拉丝加工性、弯曲加工性等)降低。因此，使Mg含量为0.20～1.80质量％，优选为0.40～1.40质量％。
＜Si：0.20～2.00质量％＞
Si(硅)具有在铝母材中固溶而进行强化的作用，并且具有通过与Mg的协同效应而使拉伸强度、耐弯曲疲劳特性提高的作用。然而，Si含量小于0.20质量％时，上述作用效果不充分，另外，Si含量超过2.00质量％时，形成结晶物，加工性降低。因此，使Si含量为0.20～2.00质量％，优选为0.40～1.40质量％。
＜Fe：0.01～1.50质量％＞
Fe(铁)是主要通过形成Al-Fe系的金属间化合物来助益于晶粒的微细化、并且使拉伸强度提高的元素。此处，所谓金属间化合物，是指由两种以上的金属构成的化合物。Fe于655℃仅能够在Al中固溶0.05质量％，于室温下更少，因此，不能固溶于Al中的剩余的Fe以Al-Fe系、Al-Fe-Si系、Al-Fe-Si-Mg系等金属间化合物的形式结晶或析出。本说明书中，将如上这样主要由Fe和Al构成的金属间化合物称为Fe系化合物。该金属间化合物助益于晶粒的微细化，并且使拉伸强度提高。Fe含量小于0.01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0.01～1.50质量％，优选为0.05～0.28质量％，更优选为0.05～0.23质量％。需要说明的是，铸造时的冷却速度慢的情况下，Fe系化合物的分散变疏，不良影响度提高。
＜选自RE、Cu、Ag、Zn、Ni、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr、Sn、Ti及B的组中的一种以上：合计2.00质量％以下＞
RE(稀土元素)、Cu(铜)、Ag(银)、Zn(锌)、Ni(镍)、Co(钴)、Au(金)、Mn(锰)、Cr(铬)、V(钒)、Zr(锆)、Sn(锡)、Ti(钛)、B(硼)均为使铸造时的晶粒微细化、还使特定空隙的数目减少、并且使强度、耐热性提高的元素，可以根据需要作为任选添加成分而适当添加。作为这些成分使耐热性提高的机理，例如可举出：由于上述成分的原子半径与铝的原子半径之差大，因此使晶粒间界的能量降低的机制；由于上述成分的扩散系数大，因此在进入晶界时使晶界的迁移率降低的机制；由于与孔隙的相互作用大而使孔隙封闭，因此使扩散现象延迟的机制；等等，认为这些机制协同地作用。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。
这些成分的总含量超过2.00质量％时，加工性可能降低。因此，在含有选自由RE、Cu、Ag、Zn、Ni、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr、Sn、Ti及B组成的组中的一种以上的情况下，使它们的总含量为2.00质量％以下，优选为0.06～2.00质量％，更优选为0.30～1.20质量％。这些成分可以仅单独包含一种，也可以包含两种以上的组合。尤其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、Co、Mn、Cr、V、Zr、Sn、Ti及B中的一种以上。
＜RE：0.00～2.00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0.06质量％以上，更优选使其为0.30质量％以上。另一方面，RE的含量超过2.00质量％时，加工性降低。因此，RE的含量优选为2.00质量％以下，更优选为1.50质量％以下，进一步优选为1.20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％。
＜Cu：0.00～2.00质量％＞
Cu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Cu的含量为0.06质量％以上，更优选使其为0.30质量％以上。另一方面，Cu的含量超过2.00质量％时，加工性降低，并且耐腐蚀性降低。因此，Cu的含量优选为2.00质量％以下，更优选为1.50质量％以下，进一步优选为1.20质量％以下。需要说明的是，Cu为任选添加元素成分，因此在未添加Cu的情况下，也考虑以杂质水平被含有，Cu含量的下限值为0.00质量％。
＜Ag：0.00～2.00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0.06质量％以上，更优选使其为0.30质量％以上。另一方面，Ag的含量超过2.00质量％时，加工性降低。因此，Ag的含量优选为2.00质量％以下，更优选为1.50质量％以下，进一步优选为1.20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％。
＜Zn：0.00～2.00质量％＞
Zn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Zn的含量为0.06质量％以上，更优选使其为0.30质量％以上。另一方面，Zn的含量超过2.00质量％时，加工性降低。因此，Zn的含量优选为2.00质量％以下，更优选为1.50质量％以下，进一步优选为1.20质量％以下。需要说明的是，Zn为任选添加元素成分，因此在未添加Zn的情况下，也考虑以杂质水平被含有，Zn含量的下限值为0.00质量％。
＜Ni：0.00～2.00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0.06质量％以上，更优选使其为0.30质量％以上。另一方面，Ni的含量超过2.00质量％时，加工性降低。因此，Ni的含量优选为2.00质量％以下，更优选为1.50质量％以下，进一步优选为1.20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％。
＜Co：0.00～2.00质量％＞
Co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Co的含量为0.06质量％以上，更优选使其为0.30质量％以上。另一方面，Co的含量超过2.00质量％时，加工性降低。因此，Co的含量优选为2.00质量％以下，更优选为1.50质量％以下，进一步优选为1.20质量％以下。需要说明的是，Co为任选添加元素成分，因此在未添加Co的情况下，也考虑以杂质水平被含有，Co含量的下限值为0.00质量％。
＜Au：0.00～2.00质量％＞
Au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Au的含量为0.06质量％以上，更优选使其为0.30质量％以上。另一方面，Au的含量超过2.00质量％时，加工性降低。因此，Au的含量优选为2.00质量％以下，更优选为1.50质量％以下，进一步优选为1.20质量％以下。需要说明的是，Au为任选添加元素成分，因此在未添加Au的情况下，也考虑以杂质水平被含有，Au含量的下限值为0.00质量％。
＜Mn：0.00～2.00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0.06质量％以上，更优选使其为0.30质量％以上。另一方面，Mn的含量超过2.00质量％时，加工性降低。因此，Mn的含量优选为2.00质量％以下，更优选为1.50质量％以下，进一步优选为1.20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：0.00～2.00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0.06质量％以上，更优选使其为0.30质量％以上。另一方面，Cr的含量超过2.00质量％时，加工性降低。因此，Cr的含量优选为2.00质量％以下，更优选为1.50质量％以下，进一步优选为1.20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％。
＜V：0.00～2.00质量％＞
V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V的含量为0.06质量％以上，更优选使其为0.30质量％以上。另一方面，V的含量超过2.00质量％时，加工性降低。因此，V的含量优选为2.00质量％以下，更优选为1.50质量％以下，进一步优选为1.20质量％以下。需要说明的是，V为任选添加元素成分，因此在未添加V的情况下，也考虑以杂质水平被含有，V含量的下限值为0.00质量％。
＜Zr：0.00～2.00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0.06质量％以上，更优选使其为0.30质量％以上。另一方面，Zr的含量超过2.00质量％时，加工性降低。因此，Zr的含量优选为2.00质量％以下，更优选为1.50质量％以下，进一步优选为1.20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％。
＜Sn：0.00～2.00质量％＞
Sn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Sn的含量为0.06质量％以上，更优选使其为0.30质量％以上。另一方面，Sn的含量超过2.00质量％时，加工性降低。因此，Sn的含量优选为2.00质量％以下，更优选为1.50质量％以下，进一步优选为1.20质量％以下。需要说明的是，Sn为任选添加元素成分，因此在未添加Sn的情况下，也考虑以杂质水平被含有，Sn含量的下限值为0.00质量％。
＜Ti：0.00～2.00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0.06质量％以上，进一步优选使其为0.30质量％以上。另一方面，Ti的含量超过2.000质量％时，加工性降低。因此，Ti的含量优选为2.000质量％以下，更优选为1.500质量％以下，进一步优选为1.200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：0.00～2.00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0.06质量％以上，进一步优选使其为0.30质量％以上。另一方面，B的含量超过2.000质量％时，加工性降低。因此，B的含量优选为2.000质量％以下，更优选为1.500质量％以下，进一步优选为1.200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，对于这些不可避免的杂质的成分含量的上限而言，每种成分设为0.05质量％、且以不可避免的杂质的成分的总量计为0.15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-Mg-Si-Fe系合金的内部导入晶粒间界，从而实现高强度化。因此，与以往的铝合金材料中通常进行的、使Mg-Si化合物析出固化的方法相比，针对高强度化的途径大不相同。此外，对于基于本发明的一个实施例的铝合金材料而言，不仅实现高强度化，而且通过改变材料与工具之间的摩擦状况，从而使由于变形而形成的金属组织变化。结果，特征在于，能够同时实现高强度化和加工性。
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320～380℃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3.8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5以上，更优选为6.5以上，进一步优选为8.5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0.35mm以下，特别优选为0.22mm以下，最优选为0.12mm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400nm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400nm以下，更优选为340nm以下，进一步优选为240nm以下，特别优选为200nm以下，更进一步优选为160nm以下，最优选为120nm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15个以下，更优选为13个以下，进一步优选为10个以下。如上文所述，通过使上述规定的特定空隙的数目为15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15个以下的范围即可。
(4)本发明的铝合金材料的特性
[0.2％耐力]
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0.2％耐力为360MPa以上。这样的0.2％耐力比ASTM INTERNATIONAL中示出的导电用铝合金中强度最高的A6201的0.2％耐力高一成以上(标准名：B398/B398M-14)。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，本发明的优选的0.2％耐力为400MPa以上。这样的拉伸强度与ASTM INTERNATIONAL中示出的硬铜线的拉伸强度的范围的平均值相当(标准名：B1-13)。因此，例如，这样的本发明的铝合金线棒材能够合适地用于使用硬铜线的用途，具有可代替硬铜线的效果。此外，本发明的更优选的0.2％耐力为440MPa以上，进一步优选的0.2％耐力为480MPa以上，这样的拉伸强度与上述的硬铜线的最高值匹敌。另外，本发明的尤其优选的0.2％耐力为520MPa以上，进一步优选的0.2％耐力为600MPa以上。这样的本发明的铝合金材料也能够用作钢系、不锈钢系的各种材料的替代。另外，具有这样的高强度的本发明的铝合金材料能够用作Cu-Sn系、Cu-Cr系等稀薄铜合金的强拉丝加工材料的替代。需要说明的是，本发明的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，本发明的铝合金材料的耐热性优异，因此在加热后也能够维持上述这样的高拉伸强度。
[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。
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组成的组中的一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。另外，本发明的铝合金材料由于耐热性也优异，因此还适合用于尤其要求耐热性的用途。
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。
电池用构件中，可举出太阳能电池的电极等。
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。
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。
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1～36)
首先，准备具有表2所示的合金组成的
Figure BDA0003065987890000241
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(0.11～
Figure BDA0003065987890000242
)。
需要说明的是，表2所示的制造条件A～H具体如下所述。
＜制造条件A＞
进行冷拉丝，使线径为1.32mm，进行于360℃保持1小时的增加界面强度的热处理[1]后，进行加工度为4.0的冷拉丝[2]，使线径为0.18mm。
＜制造条件B＞
进行冷拉丝，使线径为2.80mm，进行于360℃保持1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0.18mm。
＜制造条件C＞
进行冷拉丝，使线径为6.00mm，进行于360℃保持1小时的增加界面强度的热处理[1]后，进行加工度为7.0的冷拉丝[2]，使线径为0.18mm。
＜制造条件D＞
进行于360℃保持1小时的增加界面强度的热处理[1]后，进行加工度为9.0的冷拉丝[2]，使线径为0.18mm。
＜制造条件E＞
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F＞
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G＞
在制造条件C之后，进行于100℃保持36小时的调质退火[3]。
＜制造条件H＞
在制造条件D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
Figure BDA0003065987890000251
的棒材，在表2所示的制造条件下，制作铝线材
Figure BDA0003065987890000252
(比较例2)
比较例2中，使用具有表2所示的合金组成的
Figure BDA0003065987890000253
的棒材，在表2所示的制造条件下，制作铝合金线材
Figure BDA0003065987890000254
(比较例3～5)
针对具有表2所示的合金组成的
Figure BDA0003065987890000255
的各棒材，施加以下的制造条件J。
＜制造条件J＞
进行于460℃保持1小时的增加界面强度的热处理[1]后，进行冷拉丝[2]，但中途频繁发生断线，中断了试制。
(比较例6～7)
针对具有表2所示的合金组成的
Figure BDA0003065987890000256
的各棒材，施加以下的制造条件K。
＜制造条件K＞
进行冷拉丝，使线径为1.03mm，进行于360℃保持1小时的增加界面强度的热处理[1]后，进行加工度为3.5的冷拉丝[2]，使线径为0.18mm。
(比较例8～9)
针对具有表2所示的合金组成的
Figure BDA0003065987890000257
的各棒材，施加以下的制造条件L。
＜制造条件L＞
不进行增加界面强度的热处理[1]，仅进行冷拉丝[2]，但中途频繁发生断线，中断了试制。
(比较例10～11)
针对具有表2所示的合金组成的
Figure BDA0003065987890000258
的各棒材，施加以下的制造条件M。
＜制造条件M＞
进行于540℃保持1小时的热处理后，进行加工度为9.0的冷拉丝[2]，制作铝合金线材
Figure BDA0003065987890000264
(比较例12～13)
针对具有表2所示的合金组成的
Figure BDA0003065987890000265
的各棒材，施加以下的制造条件N。
＜制造条件N＞
进行于390℃保持1小时的热处理后，进行冷拉丝[2]，但中途频繁发生断线，中断了试制。
(比较例14)：表2的制造条件O
将电气用Al基体金属熔解,向其中添加Mg单质、Al-25质量％Si母合金、Al-6质量％Fe母合金、Al-50质量％Cu母合金、Al-10质量％Cr母合金,进行熔解,制造具有Al-1.03Mg-0.90Si-0.20Fe-0.16Cu-0.15Cr的合金组成的熔融金属,利用带轮型连续铸轧机连续地进行铸轧,得到
Figure BDA0003065987890000261
的粗轧线。对得到的粗轧线进行520℃的固溶水淬、于200℃保持4小时的人工时效处理、拉丝加工,但在中途，由于线内部大量产生空隙而频繁发生断线，中止了试制。
(比较例15)：表2的制造条件P
使用纯度为99.8％的电气用铝,向其中添加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,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的合金组成的熔融金属,通过带轮型的连续铸轧,得到粗轧线
Figure BDA0003065987890000262
对得到的粗轧线实施加工率为47％(加工度为0.63)的第1拉丝加工,使其为
Figure BDA0003065987890000263
于520℃进行2小时固溶处理后,进行水淬。将该线于200℃进行4小时时效处理,进行第2拉丝加工,但在中途，由于线内部大量产生空隙而频繁发生断线，中止了试制。
(比较例16)：表2的制造条件Q
准备表2所示的化学组成的合金原材料,使用Properzi式的连续铸轧机,针对熔融金属,用经水冷却的铸模,以从熔融金属温度至400℃成为25℃/秒的平均冷却速度的方式连续地铸造,进行于550℃保持10秒的热处理,然后进行热轧,制成
Figure BDA0003065987890000271
的棒材。接着，实施直至
Figure BDA0003065987890000272
的拉丝加工、于320℃保持5小时的中间热处理,进一步拉丝加工至
Figure BDA0003065987890000273
而后,进行于500℃保持30秒、以19℃/秒的平均冷却速度冷却至150℃的固溶热处理，然后，进行于150℃保持5小时的时效热处理。使从最终线径的2倍至成为最终线径为止的期间的最大线张力为40N。
(比较例17)：表2的制造条件R
向石墨坩埚内，分别投入规定量的纯度为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，于720℃进行搅拌熔融，制造具有Al-0.60质量％Mg-0.30质量％Si-0.05质量％Fe的合金组成的熔融金属，将其移至设置有石墨模具的容器中，介由经水冷却的石墨模具，以约300mm/分钟的铸造速度连续铸造φ为10mm、长度为100mm的线。而后，利用ECAP法导入4.0的累积等效应变。要求该阶段的再结晶化温度为300℃。而后，在非活性气体气氛中，于250℃进行2小时的预先加热。接着，实施加工率为29％(加工度为0.34)的第1拉丝处理。要求该阶段的再结晶温度为300℃。而后，在非活性气体气氛中，于260℃进行2小时的1次热处理。然后，以500mm/分钟的拉拔速度使其从经水冷却的拉丝模具内通过，进行了加工度为9.3的第2拉丝处理。要求该阶段的再结晶化温度为280℃。而后，在非活性气体气氛中，于220℃进行1小时的2次热处理，得到铝合金线材(0.08mmφ)。
(比较例18)：表2的制造条件S
将Si、Fe、Cu、Mg、Ti及Al以表2的组成进行熔解，用连续铸造机进行铸造，制作线径为25mm的铸棒，对铸棒进行热轧，制作线径为9.5mm的铝合金线，于550℃进行3小时固溶处理，并冷却。对该铝合金线进行伸直化、清洗、电解脱脂，用不锈钢制刷进行抛光。纵向添加厚0.4mm的氧量为10ppm的无氧铜带，以覆盖铝合金线的方式，将铜带在铝合金线上成型成管状，以TIG方式连续地焊接铜带的对接部。而后，使用断面收缩率为15～30％的模具，利用拉丝机进行冷拉丝加工，形成了线径为0.2mm的铜覆盖铝合金线。
(比较例19)：表2的制造条件T
将含有0.50质量％的Mg、0.60质量％的Si和0.30质量％的Fe、余量由Al及不可避免的杂质构成的铝合金熔解。利用Properzi方式，形成线径为9.5mm的粗轧线材，实施于550℃保持5.5小时后骤冷至室温的固溶处理。接着，通过使用了模具的拉拔加工，形成线径为0.32mm的拉丝材。在拉丝至线径0.32mm的期间，针对
Figure BDA0003065987890000281
的中间拉丝材，实施于140℃保持10小时的中间热处理。最后，实施于140℃保持5小时的最终热处理。
[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400nm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的测定而言，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10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(a)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。图6(b)是将该图6(a)的一部分放大而得到的图。图6(b)的特定空隙a中，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1.7μm，特定空隙b、c中，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。图6(c)是在图6(a)的视场中，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(★)的图。图6(a)的视场中，确认到19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31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，未确认到线材的与长度方向(拉丝方向X)垂直的方向上的大小为1.0μm以上的特定空隙。
[4]0.2％耐力(MPa)及断裂伸长率
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0.2％耐力(MPa)和断裂伸长率。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。
[表2]
Figure BDA0003065987890000311
根据表2的评价结果确认到，对于本发明例1～36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400nm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15个以下。
通过具有这样的特有金属组织，本发明例1～36涉及的铝合金线材的0.2％耐力均为370MPa以上、断裂伸长率均为2.1～7.5％。
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400nm，因此0.2％耐力及断裂伸长率均差。
对于比较例2的铝合金线材而言，Mg和Si的含量少于本发明的合适范围，因此晶体不能微细化，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400nm，0.2％耐力差。
对于比较例3的铝合金而言，Mg和Si的含量多于本发明的合适范围，因此结晶物析出，在冷拉丝[2]时频繁发生断线。
对于比较例4的铝合金而言，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5的铝合金而言，Mg、Si、Fe及Al以外的金属元素(任选添加成分)的含量多于本发明的合适范围，因此结晶物析出，在冷拉丝[2]时频繁发生断线。
对于比较例6～7的铝合金线材而言，虽然合金组成在本发明的合适范围内，但是加工度低于本发明的合适范围，因此晶粒的与长度方向垂直的尺寸t的平均值大于400nm，0.2％耐力差。
对于比较例8～9的铝合金而言，虽然合金组成在本发明的合适范围内，但是未进行增加界面强度的热处理[1]，因此在冷拉丝[2]时频繁发生断线。
对于比较例10～11的铝合金线材而言，虽然合金组成在本发明的合适范围内，但是在冷拉丝[2]之前进行的加热处理的温度高，因此特定空隙的数目多于本发明的合适范围，断裂伸长率差。
对于比较例12～13的铝合金而言，虽然合金组成在本发明的合适范围内，但是在冷拉丝[2]之前进行的加热处理的温度低，因此在冷拉丝[2]时频繁发生断线。
对于比较例14～15的铝合金而言，虽然合金组成在本发明的合适范围内，但是在拉丝加工时频繁发生断线。
对于比较例16～17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400nm，因此0.2％耐力差。
对于比较例18～19的铝合金线材而言，虽然合金组成在本发明的合适范围内，但是特定空隙的数目多于本发明的合适范围，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 (9)

1.铝合金材料，其特征在于，具有下述合金组成：含有Mg：0.20～1.80质量％、Si：0.20～2.00质量％及Fe：0.01～1.50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400nm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15个以下，
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4～15。
2.铝合金材料，其特征在于，具有下述合金组成：含有Mg：0.20～1.80质量％、Si：0.20～2.00质量％、Fe：0.01～1.50质量％、及选自由RE、Cu、Ag、Zn、Ni、Co、Au、Mn、Cr、V、Zr、Sn、Ti及B组成的组中的至少一种以上：合计2.00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400nm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15个以下，
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4～15。
3.如权利要求1或2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。
4.导电构件，其使用了权利要求1～3中任一项所述的铝合金材料。
5.电池用构件，其使用了权利要求1～3中任一项所述的铝合金材料。
6.紧固部件，其使用了权利要求1～3中任一项所述的铝合金材料。
7.弹簧用部件，其使用了权利要求1～3中任一项所述的铝合金材料。
8.结构用部件，其使用了权利要求1～3中任一项所述的铝合金材料。
9.橡胶绝缘电缆，其使用了权利要求1～3中任一项所述的铝合金材料。
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