JP2000225412A - アルミニウム合金の塑性加工方法及びそれによる高強度高延性アルミニウム合金材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型プリフォームの状態を保持ままで必要な
塑性加工を施すことが出来る優れた高温強度及び常温延
性を有するアルミニウム合金の塑性加工方法及びそれに
よる高強度高延性アルミニウム合金を提供する。 【解決手段】 アルミニウム合金の溶湯を不活性ガスに
よりスプレーし、急冷凝固させながら堆積させるスプレ
ーフォーミング法により、プリフォームを作製し、該プ
リフォームを加圧してそのプリフォームの有する断面積
を変化させずに、その押出方向を途中で内角１８０度未
満の側方に変える等断面積側方押出法により、プリフォ
ームに剪断変形を付与する。付与する剪断変形の歪み量
ε（ε＝２／√３×cotan(φ／２）（φ：プリフォーム
の押出方向の途中変換角度））が、０．５〜２．５の範
囲内にするのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
の塑性加工方法、特に、優れた高温強度及び常温延性を
得るためのアルミニウム合金の塑性加工方法及びそれに
よる高強度高延性アルミニウム合金に関する。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム合金は、その特性を生かし
て種々の分野において使用されているが、近年、製品の
高性能化の要求に伴って、使用されるアルミニウム合金
材に対する要求特性も厳しくなり、従来の溶解鋳造−鍛
練加工（ＩＭ法）により製造したアルミニウム合金材で
は特性に限界が生じていた。この限界を打破するために
開発されたのが急冷凝固技術であり、急冷凝固アルミニ
ウム合金の実用化のために、これまで粉末冶金法（ＰＭ
法）、スプレーフォーミング法（ＳＦ法）、メルトスピ
ニング法等の製造技術が開発されている。

【０００３】これらの製造技術のうち、スプレーフォー
ミング法は、例えば、アルミニウム合金の溶湯を不活性
ガスアトマイザーにより微細な液滴とし、この液滴を急
冷させながら半凝固状態にして、回転する基板上に付着
させつつ堆積させて合金塊である急冷凝固アルミニウム
合金のバルク材、すなわち、プリフォームを得るもので
あり（特開昭６２−１６１４６４号公報参照）、粉末冶
金法、メルトスピニング法等の他の急冷凝固法では得る
ことが困難な大型の合金塊を単一の工程で得ることが出
来るという利点がある。

【０００４】一方、スプレーフォーミング法により得ら
れたプリフォームには、体積率で１〜５％程度のポロシ
ティ（空孔）が内包されており、そのままの状態のプリ
フォームを用いて製品とした場合には、ポロシティが破
壊の起点となって、所期の機械的特性を得ることができ
ないことから、プリフォームに内包されているポロシテ
ィを無くし、所期の特性を得るためにプリフォームに種
々の塑性加工が施される。この塑性加工としては、押
出、鍛造、圧延等があり、いずれもプリフォームの断面
積を減ずることにより行われる。

【０００５】しかしながら、プリフォームに対して行わ
れる従来の塑性加工方法は、いずれもプリフォームの断
面積を減ずることがその根幹となっているから、必要な
塑性加工度を得ようとすると、折角製造された大型のプ
リフォームを小さくせざるを得ず、従って、大型のプリ
フォームが作製出来るというスプレーフォーミング法の
優位さを減じてしまう結果となる。

【０００６】発明者らは、スプレーフォーミングにより
作製されたプリフォームの塑性加工における上記従来の
不都合な点を解消するための加工方法について検討を重
ねた結果、従来、金属材料への転移導入、結晶粒微細化
の手段として注目され、専ら超塑性材料の開発に利用さ
れてきた等断面積側方押出法（Equal-Channel Angular
Pressing、以下、ＥＣＡＰ法という）が、プリフォーム
に内包されているポロシティを効果的に無くして所期の
特性を得るために有効な加工方法であることを見出し
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の知見
に基づいて、プリフォームを塑性加工する場合における
最適加工条件、ＥＣＡＰ法による特性改善とアルミニウ
ム合金材の成分組成との関連について、更に多角的に実
験、検討を行った結果としてなされたものであり、その
目的は、必要な塑性加工度を付与しても大型のままのプ
リフォーム形状を保持することが出来、常温における優
れた強度、延性、及び優れた高温強度を得るためのアル
ミニウム合金の塑性加工方法及びそれによる高強度高延
性アルミニウム合金を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の請求項１によるアルミニウム合金の塑性加
工方法は、アルミニウム合金の溶湯を不活性ガスにより
スプレーして、急冷凝固させながら堆積させるスプレー
フォーミング法によって急冷凝固アルミニウム合金のバ
ルク材を作製し、該プリフォームを加圧、押出しする
際、プリフォームの断面積を変化させずに、その押出方
向を途中で内角１８０度未満の側方に変える等断面積側
方押出法（ＥＣＡＰ法）により、前記プリフォームに剪
断変形を付与することを特徴とする。

【０００９】請求項２によるアルミニウム合金の塑性加
工方法は、請求項１において、前記プリフォームに付与
する剪断変形の歪み量εは、ε＝２／√３×cotan(φ／
２）（但し、φ：プリフォームの押出方向の途中変換角
度）で定義され、該歪み量εが０．５〜２．５の範囲内
であることを特徴とし、請求項３による塑性加工方法
は、請求項２において、前記歪み量εが０．７〜１．２
の範囲内のプリフォームに、押出加工、圧延加工、鍛造
加工を含む二次加工を施してなることを特徴とする。

【００１０】また、請求項４によるアルミニウム合金の
塑性加工方法は、請求項１〜３において、前記プリフォ
ームを、前記ＥＣＡＰ法により加圧、押出しする際、前
記スプレーフォーミング法によりプリフォームを作製し
たときに生じた堆積層の面に直交する方向に、プリフォ
ームを加圧することを特徴とする。

【００１１】本発明の請求項５による高強度高延性アル
ミニウム合金は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の
アルミニウム合金の塑性加工方法により得られたことを
特徴とし、請求項６によるアルミニウム合金は、請求項
５において、Ｆｅ及び／又はＭｎを合計量で４〜１５％
含み、残部がＡｌ及び不純物からなることを特徴とす
る。

【００１２】また、請求項７によるアルミニウム合金
は、請求項６において、更に、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒのうちの
１種以上を合計量で０．５〜１０％含むことを特徴と
し、請求項８による高強度高延性アルミニウム合金は、
請求項６又は７において、更に、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｓ
ｉのうちの１種以上を合計量で０．５〜１０％含むこと
を特徴とする。

【００１３】更に、請求項９によるアルミニウム合金
は、請求項６〜８において、２０℃における引張破断伸
びが１０％以上、３００℃における引張強さが２００Ｍ
Ｐａ以上であることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明において、スプレーフォー
ミング法は、従来公知のものをそのまま適用することが
できる。等断面積側方押出法（ＥＣＡＰ法）も従来公知
のものを適用する。ＥＣＡＰ法の原理については、既に
多くの文献等（例えばV.M.Segal:Proceedings of the 5
th International Aluminum Extrusion Technology Sem
inar(1992),Vol.2,p403)で解説されているが、図１に示
すように、１８０度未満の内角φで連結される同一断面
積のコンテナー１及び２のいずれか一方、例えば、コン
テナー１にプリフォーム３を挿入し、パンチ４にてコン
テナー２側に押し出すことにより、プリフォーム３に内
角φの連結面５上で剪断加工を施すものである。

【００１５】このとき１回の塑性加工で、プリフォーム
３に付与できる歪み量εは、内角φ、すなわち、プリフ
ォーム３の押出方向の途中変換角度の関数として、歪み
量ε＝２／√３×cotan(φ／２）で与えられる。例え
ば、内角φが９０度のコンテナー１及び２を使用して、
プリフォーム３に１回の塑性加工をした場合は、プリフ
ォーム３に導入される歪み量εは１．１５となる。この
１．１５の歪み量は、従来の押出による塑性加工方法で
は３．２の断面減少率（押出比）に相当し、プリフォー
ムに大きな歪み量を付与出来る。しかも、このＥＣＡＰ
法では、プリフォームの断面積が不変であるから、何回
でも塑性加工出来る特性を有する。以下に、このＥＣＡ
Ｐ法において、最もその塑性加工効果を得ることの出来
る条件について説明する。

【００１６】本発明のＥＣＡＰ法においては、塑性加工
回数、すなわち、総歪み量が大きいほどアルミニウム合
金の強度の増加程度が大きいが、同時に延性（靱性）の
低下も大きくなる。また、総歪み量が小さいほどアルミ
ニウム合金の強度の増加程度が小さいが、同時に延性
（靱性）の低下も小さくなるように機能する。総歪み量
の好ましい範囲は、０．５〜２．５であり、０．５未満
ではプリフォーム中のポロシティ等の欠陥を消滅させる
までに至らず、強度、延性共に良い結果を得ることがで
きない。２．５を越えると強度向上の効果が飽和してそ
れ以上の強度向上が認められず、その反面延性の低下が
著しくなる。

【００１７】ニアネットシェイプ化等を目的として、更
に、鍛造、押し出し等の塑性加工を施す場合には、二次
加工性を考慮して、ＥＣＡＰ法による総歪み量は、０．
７〜１．２の範囲とするのが好ましい。

【００１８】本発明のＥＣＡＰ法における加圧方向は、
図２に示すように、スプレーフォーミング法により作製
されたプリフォーム３の堆積層６に対して直交する方
向、すなわち、矢線Ａの方向とするのが好ましい。プリ
フォーム３中のポロシティーは堆積層６に沿って配列し
ているから、堆積層６に沿った方向の剪断加工を付与す
るのが、ポロシティーを消滅させるために最も効果的で
ある。

【００１９】次に、本発明のＥＣＡＰ法による塑性加工
に適合するアルミニウム合金の成分の意義及び限定理由
について説明すると、本発明において、Ｆｅ、Ｍｎは、
高強度高延性アルミニウム合金（以下、アルミ合金とい
う）中で、単独あるいは共存して、熱的に安定な金属間
化合物を構成し、該金属間化合物は合金マトリックス中
に微細に分散して、常温、高温の強度を向上させるよう
機能にする。Ｆｅ及び／又はＭｎのアルミ合金中の好ま
しい含有量は、合計量で４〜１５％の範囲であり、４％
未満では充分な常温、高温の強度が得られず、１５％を
越えると延性が低下する。

【００２０】スプレーフォーミング法により作製された
プリフォームの状態では、その一部にＦｅ及び／又はＭ
ｎによる金属間化合物の粗大な粒子が残り、更に金属間
化合物の粒子の分散にも偏在が生じており、Ｆｅ及び／
又はＭｎが上記の好ましい含有量の範囲にある場合でも
上記の特性を発揮することが出来ない。ＥＣＡＰ法によ
り、金属間化合物の粗大な粒子を破壊し、粒子の偏在を
解消することにより、Ｆｅ及び／又はＭｎ含有のアルミ
合金が本来持っている特性を発揮させることができる。

【００２１】Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒは、その一部がアルミ合金
中で、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ系金属間化合物のＦｅあるいは
Ｍｎの一部を置換して、合金マトリックス中の金属間化
合物の堆積率を高め、常温及び高温の強度を向上させる
よう機能する。また、他の一部はＡｌ−Ｚｒ系等の金属
間化合物として分散し、高温域まで微細な結晶組織を安
定的に存続させるように機能する。Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒのの
うちの１種以上を合計量で０．５〜１０％の範囲で含有
させるのが好ましく、０．５％未満では充分な常温及び
高温の強度を得られず、１０％を越えると上記金属間化
合物の粒子が粗大化し、強度向上効果が飽和し、延性も
低下する。

【００２２】Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｓｉは、その一部がア
ルミ合金中でＡｌ−Ｃｒ系等の金属間化合物を構成し、
それらが微細に分散して高温域まで安定な微細結晶構造
を存続させるように機能する。これらＣｒ、Ｔｉ、Ｎ
ｉ、Ｓｉのうちの１種以上を合計量で０．５〜１０％の
範囲で含有させるのが好ましく、０．５％未満では充分
な常温及び高温の強度を得られず、１０％を越えると上
記金属間化合物の粒子が粗大化して合金マトリックスの
安定化の効果が減少すると共に、延性が極端に低下す
る。

【００２３】上記各アルミ合金においては、常温（２０
℃）における引張破断伸びが１０％以上、３００℃にお
ける引張強さが２００ＭＰａ以上の特性を得ることを可
能とする。

【００２４】本発明のアルミニウム合金の塑性加工方法
を用いて、高強度高延性アルミニウム合金を製造するに
は、まず、スプレーフォーミング法によりアルミニウム
合金、例えば、Ａｌ−Ｆｅ系アルミニウム合金のプリフ
ォームを作製する。所定の組成を有するアルミニウム合
金を溶解し、その溶湯を液相線温度の＋５０℃〜＋１５
０℃の範囲に保持して、窒素、アルゴン等の不活性ガス
アトマイズ法によって微細に液滴化し、その液滴を急冷
させながら半凝固状態で回転する基板上に付着させつつ
堆積させて、粉末粒界を有さない円柱状のプリフォーム
を得る。

【００２５】このプリフォームには、通常、内部に凝固
収縮等で出来た１〜５体積％のポロシティが内包されて
おり、プリフォーム中にある上記ポロシティを潰すため
と、堆積層間の結合を強固にするために塑性加工を施
す。プリフォームの塑性加工方法として、上記ＥＣＡＰ
法が採用される。ＥＣＡＰ法は、プリフォームの有する
断面積を変えずに、その押出方向を内角１８０度未満の
側方に変換し、その変換部位でプリフォームに剪断加工
を施すもので、１回の塑性加工で、プリフォームに大き
な歪み量を付与出来、しかも、プリフォームの断面積が
不変であるから、何回でも塑性加工出来る特性を有し、
断面積を減じないでプリフォームに必要な塑性加工度を
付与して、大型のままのプリフォームを保持出来、この
大型のプリフォームから最終製品を作製することが可能
となる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明すると共に、そ
れに基づいて効果を実証する。なお、これらの実施例
は、本発明の好ましい一実施態様を説明するためのもの
であって、これにより本発明が制限されるものではな
い。 実施例１ スプレーフォーミング法により、Ａｌ−８％Ｆｅアルミ
ニウム合金のプリフォーム（直径２７０ｍｍ、長さ１３
００ｍｍ）を作製し、これから直径１０ｍｍ、長さ６０
ｍｍの試験片（ＳＦ材）を採取した。ＳＦ材の採取は、
プリフォームの堆積層に直交する方向、すなわち、図２
のＥＣＡＰ法での加圧方向と同じにした（このＳＦ材採
取方向をＬ方向と称する）。このＳＦ材を、内角φが１
３０度の図１に示すＥＣＡＰ装置にて常温で２回の塑性
加工（総歪み量約１．１に相当する）を行い、得られた
ＳＦ材について、引張性質を測定した。

【００２７】比較例１ 実施例１と同じ成分組成の窒素ガスアトマイズ粉末か
ら、図３に示す製造方法によりホットプレス材を作製
し、更に実施例１と同じ形状の試験片（ＰＭ材）を作製
して、このＰＭ材につき実施例１と同様の塑性加工を行
い、引張性質を測定した。

【００２８】比較例２ 実施例１と同じ成分組成の連続鋳造材（ＩＭ材）（図
３）を作製し、このＩＭ材につき実施例１と同様の塑性
加工を行い、引張性質を測定した。実施例１、比較例１
〜２の測定結果を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１に示すように、実施例１のＳＦ材は、
破断伸び（δ）が著しく改善されて、高延性を実現して
いる。また強度の向上も極めて顕著である。これに対し
て、比較例１では強度の向上がなされているものの、破
断伸び（δ）が改善されておらず、高延性を実現出来て
いない。比較例２は２回目の塑性加工時、大きな割れが
生じ塑性加工を行うことが出来なかった。

【００３１】実施例２ 実施例１のプリフォームから、同様に直径１０ｍｍ、長
さ６０ｍｍのＬ方向の試験片を採取し、この試験片を内
角φを９０度とした図１に示すＥＣＡＰ装置にて常温で
塑性加工を繰り返し行った。それにより蓄積される総歪
み量を算定し、且つその総歪み量における引張強さを測
定した。

【００３２】比較例３ 実施例１のプリフォームから同寸法の直径１０ｍｍ、長
さ６０ｍｍの試験片を採取した。試験片の採取はその堆
積層に平行する方向、すなわち、図２のＥＣＡＰ法での
加圧方向と直交する方向とした（この試験片の採取方向
をＲ方向と称する）。この試験片につき、実施例２と同
じＥＣＡＰ装置にて常温で塑性加工を繰り返し行い、総
歪み量の算定とその総歪み量における引張強さを測定し
た。

【００３３】以上の総歪み量の算定結果と引張強さの測
定値との関係を図４に示す。図４にみられるように、実
施例２のＬ方向の試験片については、比較例３のＲ方向
の試験片に比べ、総歪み量０．３以上の範囲において、
強度の絶対値、塑性加工による強度向上性共に、良好な
結果が得られた。

【００３４】実施例３ 実施例１のプリフォームから同様に直径１０ｍｍ、長さ
６０ｍｍのＬ方向の試験片を採取し、この試験片を内角
φを９０度（１パス当たりの相当歪み量は１．２）、１
１５度（同０．７）、１３０度（同０．５）とした図１
に示す各ＥＣＡＰ装置にて常温で塑性加工を繰り返し行
った。そのとき蓄積される総歪み量を算定し、且つその
総歪み量における引張強さ及び破断伸びを測定した。総
歪み量と引張強さ及び破断伸びとの関係を図５に示す。

【００３５】図５に示すように、引張強さは総歪み量の
増加と共に増加し、総歪み量２．５付近で飽和状態に達
した。一方、破断伸びは総歪み量０．７〜１．２の間で
最大となり、１．２を越えると塑性加工による硬化現象
により減少し、特に総歪み量が２．５を越える付近から
の延性低下が顕著であった。

【００３６】実施例４ 実施例１の各プリフォームに実施例３と同一の方法で種
々の歪み量を与えた後、この各プリフォームから直径８
ｍｍ、長さ１２ｍｍの試験片をそれぞれ作製し、この各
試験片を軸方向の圧縮試験（据込試験）に供試した。試
験温度は３００℃、据込速度は５ｍｍ／ｓｅｃとした。
図６にその結果を示す。図６において、「○」はその据
込率｛（据込前の長さ−据込後の長さ）／据込前の長
さ｝において割れの発生が無いことを示し、「×」は試
験片に割れが認められたことを示している。

【００３７】図６にみられるように、得られる限界据込
率曲線は図６中に点線で示した通りであり、ＥＣＡＰ法
で予めプリフォームに与えられる総歪み量が０．７〜
１．２の範囲で、前記プリフォームの２次加工性が極大
となることが確認された。

【００３８】実施例５ スプレーフォーミング法によって、表２のＮｏ．１〜１
９に示す成分組成の各アルミニウム合金からプリフォー
ムをそれぞれ作製し、各プリフォームから直径１０ｍ
ｍ、長さ６０ｍｍのＬ方向の試験片をそれぞれ採取し
て、内角φを１３０度とした図１に示す各ＥＣＡＰ装置
にて、各試験片Ｎｏ．１〜１９について常温で塑性加工
を２回行い（２回の塑性加工による総歪み量は約１．１
に相当）、各試験片Ｎｏ．１〜１９について常温及び３
００℃における引張強さ（σ_B ）、破断伸び（δ）を測
定した。

【００３９】なお、試験片Ｎｏ．１〜３は「Ｆｅ＋Ｍ
ｎ」量を４mass％に、試験片Ｎｏ．４〜７は同量を５ma
ss％に、試験片Ｎｏ．８〜１２は同量を８mass％に、試
験片Ｎｏ．１３〜１６は同量を１３mass％に、試験片Ｎ
ｏ．１７〜１９は同量を１５mass％にそれぞれ固定して
Ｆｅ／Ｍｎ比を変化させた。

【００４０】比較例４ 表２のＮｏ．２０〜２５に示す成分組成の各アルミニウ
ム合金からプリフォームをそれぞれ作製し、各プリフォ
ームから実施例５と同様にして試験片をそれぞれ採取
し、各試験片Ｎｏ．２０〜２５について実施例５と同
様、常温及び３００℃における引張強さ（σ_B ）、破断
伸び（δ）を測定した。なお、試験片Ｎｏ．２０〜２２
は「Ｆｅ＋Ｍｎ」量を３mass％に、試験片Ｎｏ．２３〜
２５は同量を１６mass％にそれぞれ固定しＦｅ／Ｍｎ比
を変化させた。これらの測定結果を表２に示す。

【００４１】

【表２】

【００４２】表２に示すように、３００℃引張特性の引
張強さのしきい値を１５０ＭＰａ、常温引張特性の破断
伸びのしきい値を１５％にとると、実施例５の試験片Ｎ
ｏ．１〜１９はいずれも両しきい値を満足している。一
方、比較例４の試験片Ｎｏ．２０〜２２は、常温引張特
性の破断伸びは優れているものの、３００℃引張特性の
引張強さが不足する。また、同試験片Ｎｏ．２３〜２５
は３００℃引張特性の引張強さは優れているが、常温引
張特性の破断伸びが不足する。なお、３００℃引張特性
の引張強さのしきい値を２００ＭＰａにすると、実施例
５の試験片Ｎｏ．７〜１９が両しきい値を満足する結果
となる。

【００４３】実施例６ 表３のＮｏ．２６〜４０に示す成分組成の各アルミニウ
ム合金からプリフォームをそれぞれ作製し、各プリフォ
ームから実施例５と同様に試験片をそれぞれ採取し、各
試験片Ｎｏ．２６〜４０について実施例５と同様、常温
及び３００℃の引張特性を測定した。なお試験片Ｎｏ．
２６〜４０は「Ｆｅ＋Ｍｎ」量を８mass％に固定し、そ
のうち、試験片Ｎｏ．２６〜３６はＦｅ／Ｍｎ比を１に
固定している。試験片Ｎｏ．２６〜２９は「Ｍｏ＋Ｖ」
量を０．５mass％に、試験片Ｎｏ．３０〜３２は同量を
４mass％に、試験片Ｎｏ．３３〜３５は同量を１０mass
％にそれぞれ固定しＭｏ／Ｖ比を変化させた。また、試
験片Ｎｏ．３６〜４０では、Ｍｏ、Ｖ及びＺｒの添加量
をそれぞれ２、２及び１mass％に固定し上で、Ｆｅ／Ｍ
ｎ比を変化させている。

【００４４】比較例５ 表３のＮｏ．４１〜４６に示す成分組成の各アルミニウ
ム合金からプリフォームをそれぞれ作製し、各プリフォ
ームから実施例５と同様に試験片をそれぞれ採取し、各
試験片Ｎｏ．４１〜４６について実施例５と同様、常温
及び３００℃の引張特性を測定した。なお試験片Ｎｏ．
４１〜４６は「Ｆｅ＋Ｍｎ」量を８mass％に、Ｆｅ／Ｍ
ｎ比を１に固定した上で、試験片Ｎｏ．４１、４２では
「Ｖ＋Ｍｏ」量を０．３mass％に、試験片Ｎｏ．４３〜
４５では同量を１２mass％に固定し、Ｖ／Ｍｏ比を変化
させている。更に試験片Ｎｏ．４６では１mass％のＺｒ
を添加し、「Ｍｏ＋Ｖ＋＋Ｚｒ」量を１１mass％にして
いる。以上の測定結果を表３に示す。

【００４５】表３に示すように、３００℃引張特性の引
張強さのしきい値を２５０ＭＰａ、常温引張特性の破断
伸びのしきい値を１０％にとると、実施例６の試験片Ｎ
ｏ．２６〜４０はいずれも両しきい値を満足している。
一方、比較例５の試験片Ｎｏ．４１、４２は常温引張特
性の破断伸びは優れているものの、３００℃引張特性の
引張強さが不足し、同試験片Ｎｏ．４３〜４６は３００
℃引張特性の引張強さは優れているものの、常温引張特
性の破断伸びが不足する。

【００４６】

【表３】

【００４７】実施例７ 表４のＮｏ．４７〜６１に示す成分組成の各アルミニウ
ム合金からプリフォームをそれぞれ作製し、各プリフォ
ームから実施例５と同様に試験片をそれぞれ採取し、各
試験片Ｎｏ．４７〜６１について実施例５と同様、常温
及び３００℃の引張特性を測定した。なお、試験片Ｎ
ｏ．４７〜６１は「Ｆｅ＋Ｍｎ」量を８mass％に、Ｍ
ｏ、Ｖ及びＺｒの添加量をそれぞれ２、２及び１mass％
に固定している。そのうち、試験片Ｎｏ．４７〜５２は
Ｍｎを添加せず、試験片Ｎｏ．５３〜５８はＭｎの添加
量を２mass％に、それぞれ固定した上で、Ｃｒ、Ｔｉ、
Ｎｉ、Ｓｉを個別に１mass％ずつ、あるいは全てを同時
に１mass％又は２mass％添加したアルミニウム合金であ
る。試験片Ｎｏ．５２及び５８〜６１ではＣｒ、Ｔｉ、
Ｎｉ、Ｓｉの添加量を全て２mass％に固定した上で、Ｆ
ｅ／Ｍｎ比を変化させた。測定結果を表４に示す。

【００４８】比較例６ 表５のＮｏ．６２〜６５に示す成分組成の各アルミニウ
ム合金からプリフォームをそれぞれ作製し、各プリフォ
ームから実施例５と同様にして試験片をそれぞれ採取
し、各試験片Ｎｏ．６２〜６５について実施例５と同
様、常温及び３００℃の引張特性を測定した。なお、試
験片Ｎｏ．６２、６３ではＡｌ−８mass％Ｆｅアルミニ
ウム合金を、試験片Ｎｏ．６４、６５ではＡｌ−６mass
％Ｆｅ−２mass％Ｍｎアルミニウム合金をベースに、Ｍ
ｏ、Ｖ及びＺｒをそれぞれ２、２及び１mass％添加し、
更にＣｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｓｉを同時に各０．１mass％づ
つ、あるいは３mass％づつ添加している。測定結果を表
５に示す。

【００４９】

【表４】

【００５０】

【表５】 《表注》組成 *:0.1mass ％

【００５１】表４に示すように、３００℃引張特性の引
張強さのしきい値を２８０ＭＰａ、常温引張特性の破断
伸びのしきい値を６％にとると、実施例７の試験片Ｎ
ｏ．４７〜６１はいずれも両しきい値を満足している。
一方、比較例６の試験片Ｎ．６２、６４は常温引張特性
の引張破断伸びに優れているものの、３００℃引張特性
の引張強さが不足する。同試験片Ｎｏ．６３、６５は３
００℃引張特性の引張強さは優れているが、常温引張特
性の破断伸びが不足する。なお、常温引張特性の破断伸
びのしきい値を１０％にすると、実施例７の試験片Ｎ
ｏ．４７〜５１、５３〜５７が両しきい値を満足する。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、スプレイフォーミング
法を用いて作製されたプリフォームに、ポロシティーの
解消等に必要な塑性加工を施す手段として、従来専ら超
塑性材料の加工手段として利用されてきた等断面積側方
押出法を採用することによって、断面積を減ずることな
くプリフォームに必要な塑性加工度を付与できるから、
作製した大型のプリフォームのままの状態を保持出来、
その後の加工を有利とし、加えて、等断面積側方押出法
による最適塑性加工条件及び組成加工の対象となるアル
ミニウム合金の成分組成の範囲を特定することで、優れ
た常温強度、高温強度及び常温延性を有する高強度高延
性アルミニウム合金を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアルミニウム合金の塑性加工方法の実
施形態である等断面積側方押出法を示す概略断面図であ
る。

【図２】同等断面積側方押出法の加圧方向を示す斜視図
である。

【図３】従来例のアルミニウム合金の試験片を作製する
工程を示すフローシートである。

【図４】総歪み量と常温引張強さとの関係を示す特性図
である。

【図５】総歪み量と常温引張強さ及び破断伸びとの関係
を示す特性図である。

【図６】総歪み量と据込率との関係を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１、２ コンテナー ３ プリフォーム ４ パンチ ５ 連結部 ６ 堆積層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 1/04 Ｃ２２Ｃ 21/00 Ｌ 21/00 Ｍ Ｃ２２Ｆ 1/04 Ｂ Ｃ２２Ｆ 1/04 Ｆ 1/00 ６１２ // Ｃ２２Ｆ 1/00 ６１２ ６３０Ａ ６３０ ６８７ ６８７ Ｂ２２Ｆ 3/10 Ｘ (72)発明者 江崎 宏樹 東京都港区新橋５丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4E029 AA06 EA02 EA05 4K018 AA14 BC06 CA12 CA32 CA37

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム合金の溶湯を不活性ガスに
   よりスプレーして、急冷凝固させながら堆積させるスプ
   レーフォーミング法によって急冷凝固アルミニウム合金
   のバルク材（以下、プリフォームという）を作製し、該
   プリフォームを加圧、押出しする際、プリフォームの断
   面積を変化させずに、その押出方向を途中で内角１８０
   度未満の側方に変える等断面積側方押出法により、前記
   プリフォームに剪断変形を付与することを特徴とするア
   ルミニウム合金の塑性加工方法。
2. 【請求項２】 前記プリフォームに付与する剪断変形の
   歪み量εは、ε＝２／√３×cotan(φ／２）（但し、
   φ：プリフォームの押出方向の途中変換角度）で定義さ
   れ、該歪み量εが０．５〜２．５の範囲内であることを
   特徴とする請求項１記載のアルミニウム合金の塑性加工
   方法。
3. 【請求項３】 前記歪み量εが０．７〜１．２の範囲内
   のプリフォームに、押出加工、圧延加工、鍛造加工を含
   む二次加工を施してなることを特徴とする請求項２記載
   のアルミニウム合金の塑性加工方法。
4. 【請求項４】 前記プリフォームを、前記等断面積側方
   押出法により加圧、押出しする際、前記スプレーフォー
   ミング法によりプリフォームを作製したときに生じた堆
   積層の面に直交する方向に、プリフォームを加圧するこ
   とを特徴とする請求項１、２又は３記載のアルミニウム
   合金の塑性加工方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項に記載のア
   ルミニウム合金の塑性加工方法により得られたことを特
   徴とする高強度高延性アルミニウム合金。
6. 【請求項６】 Ｆｅ及び／又はＭｎを合計量で４〜１５
   ％（mass％、以下同じ）含み、残部がＡｌ及び不純物か
   らなることを特徴とする請求項５記載の高強度高延性ア
   ルミニウム合金。
7. 【請求項７】 更に、Ｍｏ，Ｖ，Ｚｒのうちの１種以上
   を合計量で０．５〜１０％含むことを特徴とする請求項
   ６記載の高強度高延性アルミニウム合金。
8. 【請求項８】 更に、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｓｉのうちの
   １種以上を合計量で０．５〜１０％含むことを特徴とす
   る請求項６又は７記載の高強度高延性アルミニウム合
   金。
9. 【請求項９】 ２０℃における引張破断伸びが１０％以
   上、３００℃における引張強さが２００ＭＰａ以上であ
   ることを特徴とする請求項６、７又は８記載の高強度高
   延性アルミニウム合金。