JP2000282161A - 靱性に優れた耐熱アルミニウム合金及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 常温及び高温において強度と靱性をそなえ、
熱伝導性も改善され、特に高負荷エンジン部品としての
使用を可能とする耐熱アルミニウム合金を提供する。 【解決手段】 Ｓｉ：７．０〜１３．０％、Ｆｅ：４．
０〜８．０％、Ｃｕ：０．４〜１．２％、Ｍｇ：０．２
〜０．７％を含有し、更にＺｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ
の１種以上を合計量で０．６〜２．０％含有し、残部Ａ
ｌおよび不純物よりなる成分組成を有するアルミニウム
合金で、マトリックス中に分散するＳｉ粒子の平均粒子
径が５μｍ以下、残留水素ガス量が０．７ｃｍ³ ／１０
０ｇＡｌ以下、酸化物量が０．２ｗｔ％以下である。上
記アルミニウム合金の溶湯を、不活性ガスアトマイズ法
により液滴化し、この液滴を急冷させながら半凝固状態
にして、回転する基盤上に付着させつつ堆積させてプリ
フォームを得、このプリフォームに熱間押出等の塑性加
工を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、靱性に優れた耐熱
アルミニウム合金、特にピストン用として好適であり、
コンプレッサーベーン、コンプレッサーロータ、コンロ
ッド等にも適用できる靱性に優れた耐熱アルミニウム合
金及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ピストン、コンプレッサーベーン、コン
プレッサーロータ、コンロッド等、高温で使用される部
材用アルミニウム合金としては、従来、ＪＩＳ ＡＣ９
Ｂ、ＡＣ８Ａ等のＡｌ−Ｓｉ系の鋳物用アルミニウム合
金が用いられていたが、エンジンやコンプレッサー等の
高出力化、小型化、軽量化に伴ってピストン等の部材に
かかる負荷が高くなり、従来の鋳物用合金では高温強度
が不充分となったきたことから、さらに高温強度を向上
させたアルミニウム材料が要求されるようになってい
る。この要求に答えるために、本出願人は、これまで、
高温特性を改善し、エンジン部品、コンプレッサー用部
材として好適に使用し得るＡｌ−Ｓｉ系の耐熱アルミニ
ウム合金をいくつか提案した。（特開平６−４１６６６
号公報、特開平９−２１７１３８号公報等）

【０００３】これらの耐熱アルミニウム合金は、改善さ
れた高温強度をそなえ、エンジンのピストン用に一部採
用されてはいるが、粉末冶金法（ＰＭ法）により成形さ
れるものであるため、以下のような難点を内在してい
る。すなわち、ＰＭ法による固化では、取扱い中に大気
雰囲気に曝されるために、粉末表面が酸化皮膜に覆わ
れ、更に水分や空気、カーボン等の汚染物質を吸着す
る。脱ガス処理により水分、空気をある程度取り除くこ
とは可能であるが、完全に取り去ることは不可能であ
り、得られた材料の粉末粒界にそれらを微量に含むこと
が避けられない。従って、粉末同士の結合が阻害される
ばかりでなく、熱処理したときに時効硬化能を低下させ
る原因となる。更に、溶体化処理の加熱でブリスター
（気泡）を発生させることもあり強度及び靱性の低下を
引き起こす。

【０００４】このため、先に提案された耐熱アルミニウ
ム合金においては、例えばピストンに使用した場合、高
負荷時、靱性の不足に起因してスカート部に損傷が生じ
ることがあり、スカート部の肉厚、形状に配慮が必要と
なっている。また、微小欠陥も無いように厳密な品質管
理が要求され、さらに、熱伝導性も十分でないことか
ら、エンジン部品への広範囲な採用には至っていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、Ａｌ−Ｓｉ
系の耐熱アルミニウム合金における上記従来の問題点を
解消するためになされたものであり、その目的は、優れ
た高温強度と靱性をそなえ、熱伝導性も改善され、高負
荷エンジン部品としての使用を可能とする靱性に優れた
耐熱アルミニウム合金およびその製造方法を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の請求項１による靱性に優れた耐熱アルミニ
ウム合金は、Ｓｉ：５．０％〜１２．０％、Ｆｅ：３．
５％〜６．５％、Ｃｕ：０．４％〜１．２％、Ｍｇ：
０．２％〜０．７％を含有し、残部Ａｌ及び不純物より
なる成分組成を有するアルミニウム合金であり、該アル
ミニウム合金のマトリックス中に分散するＳｉ粒子およ
びＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物粒子の平均粒径が５
μｍ以下であり、且つアルミニウム合金内部に残留する
水素ガス量が０．７ｃｍ³ ／１００ｇＡｌ以下、酸化物
量が０．２％以下であることを特徴とする。

【０００７】請求項２による靱性に優れた耐熱アルミニ
ウム合金は、Ｓｉ：５．０％〜１２．０％、Ｆｅ：３．
５％〜６．５％、Ｃｕ：０．４％〜１．２％、Ｍｇ：
０．２％〜０．７％を含有し、更にＺｒ、Ｖ、Ｔｉのう
ちの１種以上を合計量で０．０５％〜０．５％含有し、
残部Ａｌ及び不純物よりなる成分組成を有するアルミニ
ウム合金であり、該アルミニウム合金のマトリックス中
に分散するＳｉ粒子およびＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化
合物粒子の平均粒径が５μｍ以下であり、且つアルミニ
ウム合金内部に残留する水素ガス量が０．７ｃｍ³ ／１
００ｇＡｌ以下、酸化物量が０．２％以下であることを
特徴とする。

【０００８】請求項３による靱性に優れた耐熱アルミニ
ウム合金は、Ｓｉ：７．０％〜１３．０％、Ｆｅ：４．
０％〜８．０％、Ｃｕ：０．４％〜１．２％、Ｍｇ：
０．２％〜０．７％を含有し、更にＺｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃ
ｒ、Ｔｉのうちの１種以上を合計量で０．６％〜２．０
％含有し、残部Ａｌ及び不純物よりなる成分組成を有す
るアルミニウム合金であり、該アルミニウム合金のマト
リックス中に分散するＳｉ粒子の平均粒径が５μｍ以下
であり、且つアルミニウム合金内部に残留する水素ガス
量が０．７ｃｍ³ ／１００ｇＡｌ以下、酸化物量が０．
２％以下であることを特徴とする。

【０００９】また、請求項４による靱性に優れた耐熱ア
ルミニウム合金の製造方法は、請求項１〜３のいずれか
に記載の組成を有するアルミニウム合金の溶湯を、不活
性ガスアトマイズ法により液滴化し、該液滴を急冷させ
ながら半凝固状態にして、回転する基盤上に付着させつ
つ堆積させてプリフォームを得る工程と、該工程で得ら
れたプリフォームを塑性加工する工程とを含むことを特
徴とする。

【００１０】更に、請求項５による靱性に優れた耐熱ア
ルミニウム合金の製造方法は、請求項１〜３のいずれか
に記載の組成を有するアルミニウム合金の溶湯を、不活
性ガスアトマイズ法により液滴化し、該液滴を急冷させ
ながら半凝固状態にして、回転する基盤上に付着させつ
つ堆積させて円柱形状のプリフォームを得る工程と、該
工程で得られたプリフォームを押出比４以上で熱間押出
加工する工程とを含むことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１〜２の耐熱アル
ミニウム合金における合金成分の意義及び限定理由につ
いて説明すると、Ｓｉは靱性に優れた耐熱アルミニウム
合金の耐摩耗性、弾性率を向上させ、線膨張係数を低下
させるように機能する。Ｓｉの好ましい含有量は、５．
０％〜１２．０％の範囲であり、５．０％未満では上記
機能が充分でなく、１２．０％を越えると靱性及び熱伝
導率が低下する。

【００１２】Ｆｅは、耐熱アルミニウム合金の常温から
高温の強度を高め、同時に弾性率を向上させ、線膨張係
数を低下させるように機能する。Ｆｅの好ましい含有量
は、３．５％〜６．５％の範囲であり、３．５％未満で
は充分な高温強度が得られず、６．５％を越えると靱性
が低下し、特に常温付近の靱性が著しく低下し、熱伝導
率も低下する。

【００１３】Ｃｕは、耐熱アルミニウム合金中に固溶
し、またθ’相（Ａｌ₂ Ｃｕ中間相）やＳ’相（Ａｌ₂
ＣｕＭｇ中間相）を形成することによって、常温から高
温までの疲労強度を高めるように機能する。Ｃｕの好ま
しい含有量は、０．４％〜１．２％の範囲であり、０．
４％未満では疲労強度が不充分となり、１．２％を越え
ると常温付近での靱性が低下し、熱伝導率も低下する。

【００１４】Ｍｇは、Ｃｕと同様、耐熱アルミニウム合
金中に固溶し、またＳ’相を形成することによって、常
温から高温までの疲労強度を高めるように機能する。Ｍ
ｇの好ましい含有量は、０．２％〜０．７％の範囲であ
り、０．２％未満では疲労強度が不充分となり、０．７
％を越えると常温付近での靱性が低下し、熱伝導率も低
下する。

【００１５】Ｚｒ、Ｖ、Ｔｉは上記のＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ
−Ｃｕ−Ｍｇ系アルミニウム合金に添加した際、Ｆｅほ
ど靱性を低下させることなく高温強度を高めるように機
能する。Ｚｒ、Ｖ、Ｔｉのうちの１種以上を合計量で
０．０５％〜０．５％の範囲で含有させるのが好まし
く、合計量が０．０５％未満では高温強度を向上させる
効果が不充分となり、０．５％を越えると靱性が低下す
る。

【００１６】本発明の請求項３の耐熱アルミニウム合金
における合金成分の意義及び限定理由について説明する
と、Ｓｉは靱性に優れた耐熱アルミニウム合金の耐摩耗
性、弾性率を向上させ、線膨張係数を低下させるように
機能する。Ｓｉの好ましい含有量は、７．０％〜１３．
０％の範囲であり、７．０％未満では上記機能が充分で
なく、１３．０％を越えると靱性及び熱伝導率が低下す
る。

【００１７】Ｆｅは、耐熱アルミニウム合金の常温から
高温の強度を高め、同時に弾性率を向上させ、線膨張係
数を低下させるように機能する。Ｆｅの好ましい含有量
は、４．０％〜８．０％の範囲であり、４．０％未満で
は充分な高温強度が得られず、８．０％を越えると靱性
が低下し、特に常温付近の靱性が著しく低下し、熱伝導
率も低下する。

【００１８】Ｃｕ及びＭｇの含有による作用効果、好ま
しい含有量、含有量の限定理由は、請求項１〜２の耐熱
アルミニウム合金の場合と同一であるから省略する。Ｚ
ｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉは上記のＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ−
Ｃｕ−Ｍｇ系アルミニウム合金に添加した際、Ｆｅほど
靱性を低下させることなく高温強度を高めるように機能
する。Ｚｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉのうちの１種以上を
合計量で０．６％〜２．０％の範囲で含有させるのが好
ましく、合計量が０．６％未満では高温強度を向上させ
る効果が不充分となり、２．０％を越えると靱性が低下
する。Ｚｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉのうち、Ｚｒが最も
高温強度の向上に寄与するが、現状では材料コストを上
げる結果となる。

【００１９】本発明においては、請求項１〜２のアルミ
ニウム合金では、マトリックス中に分散するＳｉ粒子と
Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物粒子の平均粒径を５μ
ｍ以下とし、請求項３のアルミニウム合金では、少なく
ともマトリックス中に分散するＳｉ粒子の平均粒径を５
μｍ以下とし、更に、請求項１〜２及び請求項３のアル
ミニウム合金の内部に残留する水素ガス量を０．７ｃｍ
³ ／１００ｇＡｌ以下、酸化物量が０．２％以下とする
ことにより、充分な強度及び靱性が確保され、上記Ｓｉ
粒子、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系化合物粒子の微細分散の結果
として押出性、鍛造性、切削性も改善される。

【００２０】請求項３のアルミニウム合金は、選択成分
として比較的多量のＺｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉを含有
するため、きわめて優れた常温強度及び高温強度を有す
る。これに対して、請求項２のアルミニウム合金は、強
度は請求項３のアルミニウム合金に比べて若干劣るが、
エンジン部品、コンプレッサー部材として充分な特性を
そなえており、且つ、Ｚｒ、Ｖ、Ｔｉの添加量が少ない
ため、請求項３のアルミニウム合金よりコスト面で有利
となる。

【００２１】次に、本発明による耐熱アルミニウム合金
の製造方法について説明すると、まず、上記の成分組成
を有するアルミニウム合金を溶解して、溶湯を不活性ガ
スアトマイズ法により液滴化し、該液滴を急冷させなが
ら半凝固状態にして、回転する基盤上に付着させつつ堆
積させてプリフォームとし、次いで得られたプリフォー
ムを塑性加工する。

【００２２】プリフォームを得る工程は、上記成分組成
のアルミニウム合金を溶解し、溶湯をその合金の液相線
温度の＋５０℃〜＋１５０℃の温度域に保持し、不活性
ガスアトマイズ法により微細に液滴化し、その液滴を急
冷させながら半凝固状態において回転する基盤上に付着
させつつ堆積させて、円柱状のプリフォームを得る。こ
の方法は、スプレーフォーミング（ＳＦ法）として知ら
れている。スプレーフォーミングによれば、ガスアトマ
イズ法で製造した粉末を、ＰＭ法により固化した材料と
異なり、粉末粒界を有しない急冷材を得ることができ
る。十分に大きい冷却速度が得られるため、合金マトリ
ックス中に分散するＳｉ粒子やマトリックス中に形成さ
れるＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系等の金属間化合物の平均粒径を
５μｍ以下とすることが容易となる。

【００２３】不活性ガスアトマイズ法で使用するガスと
しては、窒素ガスあるいはアルゴン等が使用され、これ
により溶湯の酸化を防いで、相対密度が９５〜９９％の
急冷凝固体が得られる。大気と接触することなく固化で
きるので、溶湯については、アトマイズ前に、通常のア
ルミニウム鋳塊の製造（ＩＭ法）おいて行われるのと同
様、不活性ガスの吹き込み程度の溶湯処理を行うのみ
で、内部に存在する水素量を０．７ｃｍ³ ／１００ｇＡ
ｌ以下、酸化物量を０．２ｗｔ％以下にすることがで
き、充分な強度と靱性が確保される。

【００２４】ガス量を多くする程急冷され、上記Ｓｉ粒
子や金属間化合物粒子の粒径を微細にできるが、一方で
堆積歩留りの低下及びガスコストの上昇を招くから、ガ
ス量は溶湯１ｋｇ（Ｍ）当たり２〜８Ｎｍ³ （Ｇ）の範
囲（Ｇ／Ｍ比：２〜８）で操業される。堆積させる基盤
は、堆積層を均一にするため、毎秒２〜５回転させなが
ら、堆積した分だけその位置を低下させ、アトマイズ部
と堆積部との距離を一定に保つようにして、上記円柱状
のプリフォームを作製する。

【００２５】このプリフォームは、急冷凝固した凝固組
織であるから、内部に凝固収縮で生じたポア（空隙）を
０．１〜５体積％含んでいる。プリフォームに塑性加工
を加えることによって、プリフォーム中にあるポアを潰
して空隙を消滅させると共に、加工組織を形成して強度
と靱性を向上させる。塑性加工としては、例えば、熱間
押出加工が適用され、好ましくは、プリフォームを押出
比４以上、押出温度３００℃〜５００℃の条件で熱間押
出加工する。強度及び靱性は、押出比の増加につれて向
上する。押出比が４未満では加工組織の形成が不十分
で、充分に高い強度、靱性が得難い。なお、塑性加工
は、ホットプレス、圧延又は鍛造あるいはこれらを組み
合わせた加工でも良い。

【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。

【００２７】実施例１ 表１に示す成分組成を有するアルミニウム合金を溶解
し、その溶湯を各合金の液相線温度より１００℃高い温
度に保持し、溶湯にアルゴンガスを吹き込む脱ガス処理
を行った後、スプレーフォーミング法により直径１６０
ｍｍ、長さ５００ｍｍのプリフォームを作製した。不活
性ガスアトマイズに使用したガスは窒素ガスであり、Ｇ
／Ｍ比は４とした。

【００２８】次に、このプリフォームを直径１５５ｍ
ｍ、長さ４００ｍｍに外削してビレットとし、４２０℃
の温度、押出比２０で、熱間押出を行い、直径３５ｍｍ
の棒材を作製した。続いて、作製された棒材に、４９５
℃で１時間加熱→ＷＱ（水冷）→１８５℃で１０時間加
熱→ＡＣ（空冷）の条件でＴ６処理を施して試験材と
し、以下の方法により材料特性を評価した。評価結果を
表２〜３に示す。

【００２９】材料特性の評価方法 （１）材料中の水素量：ＬＩＳ Ａ０６に準拠する真空
溶融抽出法により測定し、その測定値により評価する。 （２）材料中の酸化物量：ＬＩＳ Ａ０９に準拠するヨ
ウ素メタノール法（材料をヨウ素メタノールに溶解し、
この沈殿物中の酸化物量を分析する）により定量し、そ
の値により評価する。

【００３０】（３）Ｓｉ粒子、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属
間化合物粒子の平均径：光学顕微鏡で１０００倍に拡大
したミクロ組織像における粒子を画像処理装置を用いて
計測し、その計測値により評価する。なお、粒径が０．
２μｍ以下の粒子は少数である上、研磨ピットと区別出
来ないので無視した。 （４）強度：常温及び２００℃での引張強度を測定し、
その測定値により評価した。 （５）靱性：常温及び２００℃において、ＡＳＴＭ Ｅ
−６０２に規定されている切欠付き引張試験を行って切
欠引張強さを測定し、その測定値により評価した。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】表３にみられるように、本発明に従う試験
材Ｎｏ．１〜１１はいずれも、常温において耐力３５１
ＭＰａ以上、引張強さ４４４ＭＰａ以上、２００℃にお
いて、耐力１７２ＭＰａ以上、引張強さ２２１ＭＰａ以
上の引張特性が得られ、また、２００℃において２７１
ＭＰａ以上の切欠引張強さが得られ、高温強度、靱性と
もに優れていた。

【００３５】比較例１ 表４に示す組成を有するアルミニウム合金について、実
施例１と同じ方法に従ってプリフォームを作製し、この
プリフォームを実施例１と同じ条件で熱間押出加工して
直径３５ｍｍの棒材を作製し、続いてＴ６処理を施して
試験材とし、実施例１と同様に材料特性を評価した。

【００３６】なお、試験材Ｎｏ．２０は、粉末冶金法
（ＰＭ法）、すなわち、窒素ガスアトマイズ法で得た粉
末を３００μｍ以下に分級し、これを缶に封入して４９
０℃で１時間真空脱ガス処理した後、実施例１と同様
に、熱間押出、Ｔ６処理を行い、材料特性を評価した。

【００３７】試験材Ｎｏ．２１は、通常の鋳造法（ＩＭ
法）、すなわち、この成分組成のアルミニウム合金は、
熱間押出すれば、押出割れの発生が著しいため、直径６
０ｍｍ、長さ２００ｍｍの円筒状に金型鋳造した後、４
９５℃に３時間加熱→ＷＱ（水冷）→１８５℃で１０時
間加熱→ＡＣ（空冷）の条件のＴ６処理を施し、実施例
１と同様に材料特性を評価した。評価結果を表５〜６に
示す。なお、表４〜５において、本発明の条件を外れた
ものには下線を付した。

【００３８】

【表４】

【００３９】

【表５】

【００４０】

【表６】

【００４１】表６に示すように、本発明の条件を外れる
試験材Ｎｏ．１２〜２１については、強度及び靱性共に
優れた材料は得られなかった。すなわち、試験材Ｎｏ．
１２はＳｉ量が低いため２００℃の強度が劣り、試験材
Ｎｏ．１３はＳｉ量が高いため常温及び２００℃の切欠
引張強さが充分でなく、試験材Ｎｏ．１４はＦｅ量が低
いため常温の強度が低い。また、試験材Ｎｏ．１５はＦ
ｅ量が高いため常温及び２００℃切欠引張強さが低く、
試験材Ｎｏ．１６はＭｇ量が低いため常温での耐力が劣
る。

【００４２】試験材Ｎｏ．１７はＣｕ量が高いため常温
の切欠引張強さが低く、試験材Ｎｏ．１８は、Ｚｒ、
Ｖ、Ｍｎのいずれをも含まないため２００℃の強度が低
く、試験材Ｎｏ．１９はＭｎ量が高いため常温及び２０
０℃の切欠引張強さが劣る。また、試験材Ｎｏ．２０
は、ＰＭ法により作製されたもので、水素量と酸化物量
とが多くなり、常温の切欠引張強さが劣る。試験材Ｎ
ｏ．２１は、通常のＩＭ法により作製されたもので、常
温及び２００℃の切欠引張強さが劣っている。

【００４３】実施例２ 表７に示す組成を有するアルミニウム合金について、実
施例１と同じ方法に従ってプリフォームを作製し、この
プリフォームを実施例１と同じ条件で熱間押出加工して
直径３５ｍｍの棒材を作製し、続いてＴ６処理を施して
試験材とし、実施例１と同様に材料特性を評価した。評
価結果を表８〜９に示す。

【００４４】表９にみられるように、本発明に従う試験
材Ｎｏ．２２〜３２はいずれも、相対的に実施例１のも
のより若干強度は低いが、常温において耐力３３３ＭＰ
ａ以上、引張強さ４４１ＭＰａ以上、２００℃におい
て、耐力１６５ＭＰａ以上、引張強さ２００ＭＰａ以上
の引張特性が得られ、また、常温において２９７ＭＰａ
以上の切欠引張強さが得られ、熱伝導率も０．２９ｃａ
ｌ／℃ｃｍ・ｓ以上であり、エンジン部材として充分な
特性をそなえている。

【００４５】

【表７】

【００４６】

【表８】

【００４７】

【表９】

【００４８】比較例２ 表１０に示す組成を有するアルミニウム合金について、
実施例１と同じ方法に従ってプリフォームを作製し、こ
のプリフォームを実施例１と同じ条件で熱間押出加工し
て直径３５ｍｍの棒材を作製し、続いてＴ６処理を施し
て試験材とし、実施例１と同様に材料特性を評価した。

【００４９】なお、試験材Ｎｏ．４１は、粉末冶金法
（ＰＭ法）、すなわち、窒素ガスアトマイズ法で得た粉
末を３００μｍ以下に分級し、これを缶に封入して４９
０℃で１時間真空脱ガス処理した後、実施例１と同様
に、熱間押出、Ｔ６処理を行い、材料特性を評価した。
評価結果を表１１〜１２に示す。なお、表１０〜１１に
おいて、本発明の条件を外れたものには下線を付した。

【００５０】

【表１０】

【００５１】

【表１１】

【００５２】

【表１２】

【００５３】表１２に示すように、本発明の条件を外れ
る試験材Ｎｏ．３３〜４１については、強度及び靱性共
に優れた材料は得られなかった。すなわち、試験材Ｎ
ｏ．３３は、Ｓｉ量が低いため２００℃の強度が劣り、
試験材Ｎｏ．３４はＳｉ量が高いため切欠引張強さが充
分でなく、試験材Ｎｏ．３５はＦｅ量が低いため常温及
び２００℃の強度が低い。また、試験材Ｎｏ．３６はＦ
ｅ量が高いため切欠引張強さが劣り、熱伝導率も低い。
試験材Ｎｏ．３７は、Ｃｕ及びＭｇを含有していないた
め常温の強度が劣る。

【００５４】試験材Ｎｏ．３８は、Ｃｕ量及びＭｇ量が
高いため切欠引張強さが低く、試験材Ｎｏ．３９はＺｒ
量が高いため切欠引張強さが低い。また、試験材Ｎｏ．
４０も、ＶとＴｉの合計量が多いため切欠引張強さが低
い。試験材Ｎｏ．４１はＰＭ法により作製されたもの
で、水素量と酸化物量とが多くなり、切欠引張強さが劣
る。

【００５５】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、常温及
び高温において強度と靱性をそなえ、熱伝導性も改善さ
れ、高負荷エンジン部品、コンプレッサー用部材として
の使用を可能とする耐熱アルミニウム合金およびその製
造方法が提供される。本発明の耐熱アルミニウム合金
は、特にピストン用として好適であり、コンプレッサー
ベーン、コンプレッサーロータ、コンロッド等にも適用
できる。

【００５６】特に、請求項３のアルミニウム合金は、選
択成分として比較的多量のＺｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ
を含有するため、きわめて優れた常温強度及び高温強度
を有する。また、請求項２のアルミニウム合金は、強度
は請求項３のアルミニウム合金に比べて若干劣るが、エ
ンジン部品、コンプレッサー部材用とし充分な特性をそ
なえており、且つ、Ｚｒ、Ｖ、Ｔｉの添加量が少ないた
め、請求項３のアルミニウム合金に比べコスト面で有利
となる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｓｉ：５．０％〜１２．０％（重量％、
   以下同じ）、Ｆｅ：３．５％〜６．５％、Ｃｕ：０．４
   ％〜１．２％、Ｍｇ：０．２％〜０．７％を含有し、残
   部Ａｌ及び不純物よりなる成分組成を有するアルミニウ
   ム合金であり、該アルミニウム合金のマトリックス中に
   分散するＳｉ粒子およびＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合
   物粒子の平均粒径が５μｍ以下であり、且つアルミニウ
   ム合金内部に残留する水素ガス量が０．７ｃｍ³ ／１０
   ０ｇＡｌ以下、酸化物量が０．２％以下であることを特
   徴とする靱性に優れた耐熱アルミニウム合金。
2. 【請求項２】 Ｓｉ：５．０％〜１２．０％、Ｆｅ：
   ３．５％〜６．５％、Ｃｕ：０．４％〜１．２％、Ｍ
   ｇ：０．２％〜０．７％を含有し、更にＺｒ、Ｖ、Ｔｉ
   のうちの１種以上を合計量で０．０５％〜０．５％含有
   し、残部Ａｌ及び不純物よりなる成分組成を有するアル
   ミニウム合金であり、該アルミニウム合金のマトリック
   ス中に分散するＳｉ粒子およびＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属
   間化合物粒子の平均粒径が５μｍ以下であり、且つアル
   ミニウム合金内部に残留する水素ガス量が０．７ｃｍ³
   ／１００ｇＡｌ以下、酸化物量が０．２％以下であるこ
   とを特徴とする靱性に優れた耐熱アルミニウム合金。
3. 【請求項３】 Ｓｉ：７．０％〜１３．０％、Ｆｅ：
   ４．０％〜８．０％、Ｃｕ：０．４％〜１．２％、Ｍ
   ｇ：０．２％〜０．７％を含有し、更にＺｒ、Ｖ、Ｍ
   ｎ、Ｃｒ、Ｔｉのうちの１種以上を合計量で０．６％〜
   ２．０％含有し、残部Ａｌ及び不純物よりなる成分組成
   を有するアルミニウム合金であり、該アルミニウム合金
   のマトリックス中に分散するＳｉ粒子の平均粒径が５μ
   ｍ以下であり、且つアルミニウム合金内部に残留する水
   素ガス量が０．７ｃｍ³ ／１００ｇＡｌ以下、酸化物量
   が０．２％以下であることを特徴とする靱性に優れた耐
   熱アルミニウム合金。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の組成を
   有するアルミニウム合金の溶湯を、不活性ガスアトマイ
   ズ法により液滴化し、該液滴を急冷させながら半凝固状
   態にして、回転する基盤上に付着させつつ堆積させてプ
   リフォームを得る工程と、該工程で得られたプリフォー
   ムを塑性加工する工程とを含むことを特徴とする靱性に
   優れた耐熱アルミニウム合金の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれかに記載の組成を
   有するアルミニウム合金の溶湯を、不活性ガスアトマイ
   ズ法により液滴化し、該液滴を急冷させながら半凝固状
   態にして、回転する基盤上に付着させつつ堆積させて円
   柱形状のプリフォームを得る工程と、該工程で得られた
   プリフォームを押出比４以上で熱間押出加工する工程と
   を含むことを特徴とする靱性に優れた耐熱アルミニウム
   合金の製造方法。