JP2000303134A - セミソリッド加工用アルミニウム基合金及びその加工部材の製造方法 - Google Patents
セミソリッド加工用アルミニウム基合金及びその加工部材の製造方法Info
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- JP2000303134A JP2000303134A JP11111978A JP11197899A JP2000303134A JP 2000303134 A JP2000303134 A JP 2000303134A JP 11111978 A JP11111978 A JP 11111978A JP 11197899 A JP11197899 A JP 11197899A JP 2000303134 A JP2000303134 A JP 2000303134A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セミソリッド加工性と強度、靭性のいずれに
も優れるセミソリッド加工用アルミニウム基合金及びそ
の加工部材の製造方法を提供する。 【解決手段】 Ｓｉ：１．５〜５ｗｔ％、Ｍｇ：０．２
〜１ｗｔ％、Ｍｎ：０．０５〜１ｗｔ％、Ｆｅ：０．２
〜１．２ｗｔ％、Ｚｎ：０．１〜１．５ｗｔ％、Ｃｕ：
０．１〜２．０ｗｔ％、Ｃｒ：０．０１〜０．１ｗｔ
％、Ｔｉ：０．００５〜０．１ｗｔ％を含み、残部アル
ミニウムおよび不可避的不純物からなるセミソリッド加
工用アルミニウム基合金であり、またその固相率が１〜
４０％の状態では加圧注入することにより、固相率が４
０〜８０％の状態では金型でプレス加工することにより
成形するものである。
も優れるセミソリッド加工用アルミニウム基合金及びそ
の加工部材の製造方法を提供する。 【解決手段】 Ｓｉ：１．５〜５ｗｔ％、Ｍｇ：０．２
〜１ｗｔ％、Ｍｎ：０．０５〜１ｗｔ％、Ｆｅ：０．２
〜１．２ｗｔ％、Ｚｎ：０．１〜１．５ｗｔ％、Ｃｕ：
０．１〜２．０ｗｔ％、Ｃｒ：０．０１〜０．１ｗｔ
％、Ｔｉ：０．００５〜０．１ｗｔ％を含み、残部アル
ミニウムおよび不可避的不純物からなるセミソリッド加
工用アルミニウム基合金であり、またその固相率が１〜
４０％の状態では加圧注入することにより、固相率が４
０〜８０％の状態では金型でプレス加工することにより
成形するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セミソリッド加工
用アルミニウム基合金及びその加工部材の製造方法に係
り、特に自動車部品、機械部品等の高い強度と靭性を要
求される加工部材をセミソリッド成形で製造する際に最
適な合金とその部材の製造法に関するものである。
用アルミニウム基合金及びその加工部材の製造方法に係
り、特に自動車部品、機械部品等の高い強度と靭性を要
求される加工部材をセミソリッド成形で製造する際に最
適な合金とその部材の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、アルミニウム合金製自動部品は、
比較的強度、靭性の要求が低い部材にはアルミダイキャ
ストが、その要求特性が高いものにはアルミニウム鍛造
材が使用されている場合が多い。アルミニウム鍛造材は
高い強度、靭性を有しているものであるが、加工工程が
複雑で、かつ高価なものであるために、自動車部材とし
ては必ずしも普及しているとは言い難い。ダイキャスト
と鍛造品の間を埋めるものとしてスクイズキャスト法が
開発され、さらに高品質を目指したセミソリッド加工法
としてチクソキャスト法、レオキャスト法等も開発され
ている。
比較的強度、靭性の要求が低い部材にはアルミダイキャ
ストが、その要求特性が高いものにはアルミニウム鍛造
材が使用されている場合が多い。アルミニウム鍛造材は
高い強度、靭性を有しているものであるが、加工工程が
複雑で、かつ高価なものであるために、自動車部材とし
ては必ずしも普及しているとは言い難い。ダイキャスト
と鍛造品の間を埋めるものとしてスクイズキャスト法が
開発され、さらに高品質を目指したセミソリッド加工法
としてチクソキャスト法、レオキャスト法等も開発され
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のセミソリッド加
工用として使用されている合金は、ＪＩＳ ＡＣ４ＣＨ
（Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系）、ＡＣ２Ｂ（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ
系）等の鋳物用アルミニウム合金である。これらは、強
度は良好であるが、靱性が劣り、薄肉の強度が要求され
る部材としてはその特性が不十分なものであった。本発
明は、これらを鑑み種々検討の結果、セミソリッド加工
性と強度、靭性のいずれにも優れるセミソリッド加工用
アルミニウム基合金及びその加工部材の製造方法を提供
するものである。
工用として使用されている合金は、ＪＩＳ ＡＣ４ＣＨ
（Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系）、ＡＣ２Ｂ（Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ
系）等の鋳物用アルミニウム合金である。これらは、強
度は良好であるが、靱性が劣り、薄肉の強度が要求され
る部材としてはその特性が不十分なものであった。本発
明は、これらを鑑み種々検討の結果、セミソリッド加工
性と強度、靭性のいずれにも優れるセミソリッド加工用
アルミニウム基合金及びその加工部材の製造方法を提供
するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｓｉ：１．５
〜５ｗｔ％、Ｍｇ：０．２〜１ｗｔ％、Ｍｎ：０．０５
〜１ｗｔ％、Ｆｅ：０．２〜１．２ｗｔ％、Ｚｎ：０．
１〜１．５ｗｔ％、Ｃｕ：０．１〜２．０ｗｔ％、Ｃ
ｒ：０．０１〜０．１ｗｔ％、Ｔｉ：０．００５〜０．
１ｗｔ％を含み、残部アルミニウムおよび不可避的不純
物からなることを特徴とするセミソリッド加工用アルミ
ニウム基合金である。
〜５ｗｔ％、Ｍｇ：０．２〜１ｗｔ％、Ｍｎ：０．０５
〜１ｗｔ％、Ｆｅ：０．２〜１．２ｗｔ％、Ｚｎ：０．
１〜１．５ｗｔ％、Ｃｕ：０．１〜２．０ｗｔ％、Ｃ
ｒ：０．０１〜０．１ｗｔ％、Ｔｉ：０．００５〜０．
１ｗｔ％を含み、残部アルミニウムおよび不可避的不純
物からなることを特徴とするセミソリッド加工用アルミ
ニウム基合金である。
【０００５】また、本発明は、上記のセミソリッド加工
用アルミニウム基合金を固相率１〜４０％の状態とし
て、これを金型中に加圧注入して成形することを特徴と
するアルミニウム加工部材の製造方法である。また、本
発明は、上記のセミソリッド加工用アルミニウム基合金
を固相率４０〜８０％の状態として、これを金型でプレ
ス加工して成形することを特徴とするアルミニウム加工
部材の製造方法である。さらに、本発明は、上記のアル
ミニウム加工部材の製造方法において、成形後に４５０
℃から５５０℃の温度範囲で溶体化処理し、急冷後、１
４０℃〜２４０℃の温度範囲で人工時効処理を施すこと
を特徴とするものである。
用アルミニウム基合金を固相率１〜４０％の状態とし
て、これを金型中に加圧注入して成形することを特徴と
するアルミニウム加工部材の製造方法である。また、本
発明は、上記のセミソリッド加工用アルミニウム基合金
を固相率４０〜８０％の状態として、これを金型でプレ
ス加工して成形することを特徴とするアルミニウム加工
部材の製造方法である。さらに、本発明は、上記のアル
ミニウム加工部材の製造方法において、成形後に４５０
℃から５５０℃の温度範囲で溶体化処理し、急冷後、１
４０℃〜２４０℃の温度範囲で人工時効処理を施すこと
を特徴とするものである。
【０００６】
【作用】本発明のセミソリッド加工用アルミニウム基合
金について、その成分を限定した理由を説明する。セミ
ソリッド加工用アルミニウム基合金は、主にＡｌとＳｉ
の固液共存状態でセミソリット加工を行うものである。
Ｓｉが１．５ｗｔ％未満ではセミソリッド加工に適した
温度範囲が狭く実用性に乏しものであり、Ｓｉが５ｗｔ
％を超えると製品の靭性が低下する。そこでＳｉの範囲
を１．５〜５．０ｗｔ％と規定する。
金について、その成分を限定した理由を説明する。セミ
ソリッド加工用アルミニウム基合金は、主にＡｌとＳｉ
の固液共存状態でセミソリット加工を行うものである。
Ｓｉが１．５ｗｔ％未満ではセミソリッド加工に適した
温度範囲が狭く実用性に乏しものであり、Ｓｉが５ｗｔ
％を超えると製品の靭性が低下する。そこでＳｉの範囲
を１．５〜５．０ｗｔ％と規定する。
【０００７】Ｍｇは、Ｍｇ２Ｓｉの微細析出により強度
を高める効果があるが、０．２ｗｔ％未満では十分な強
度が得られず、１ｗｔ％を超える強度向上効果が飽和す
るとともにセミソリッド状態での流動性が悪化する。そ
のためＭｇの範囲を０．２〜１．０ｗｔ％と規定する。
Ｍｎは、強度向上効果があるが０．０２ｗｔ％以下では
効果が小さく、１ｗｔ％を超えると初晶化合物が形成さ
れ易くなり、疲労特性、靭性を悪化させる。そのためＭ
ｎの範囲を０．０２〜１ｗｔ％と規定する。
を高める効果があるが、０．２ｗｔ％未満では十分な強
度が得られず、１ｗｔ％を超える強度向上効果が飽和す
るとともにセミソリッド状態での流動性が悪化する。そ
のためＭｇの範囲を０．２〜１．０ｗｔ％と規定する。
Ｍｎは、強度向上効果があるが０．０２ｗｔ％以下では
効果が小さく、１ｗｔ％を超えると初晶化合物が形成さ
れ易くなり、疲労特性、靭性を悪化させる。そのためＭ
ｎの範囲を０．０２〜１ｗｔ％と規定する。
【０００８】Ｆｅは−般的に不純物として混在し、強度
向上効果があるが、０．２ｗｔ％未満では強度向上効果
が少ないとともに、０．２％未満とするためには相当量
の新地金を使用する必要があり、経済性が悪化する。一
方１．２ｗｔ％を超えると初晶化合物の形成の可能性が
あり、靭性が低下するとともに耐食性が悪化する。Ｚｎ
はＡｌ−Ｍｇ−ＺｎまたはＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎｚ−Ｃｕ系
の時効析出物を形成し、強度に寄与するが、０．１ｗｔ
％未満ではその効果が小さく、１．５ｗｔ％を超えると
耐食性が悪化する。そのためＺｎの範囲を０．１〜１．
５ｗｔ％と規定する。
向上効果があるが、０．２ｗｔ％未満では強度向上効果
が少ないとともに、０．２％未満とするためには相当量
の新地金を使用する必要があり、経済性が悪化する。一
方１．２ｗｔ％を超えると初晶化合物の形成の可能性が
あり、靭性が低下するとともに耐食性が悪化する。Ｚｎ
はＡｌ−Ｍｇ−ＺｎまたはＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎｚ−Ｃｕ系
の時効析出物を形成し、強度に寄与するが、０．１ｗｔ
％未満ではその効果が小さく、１．５ｗｔ％を超えると
耐食性が悪化する。そのためＺｎの範囲を０．１〜１．
５ｗｔ％と規定する。
【０００９】Ｃｎは、主に固溶強化に寄与するが、０．
１ｗｔ％未満ではその効果が小さく、２．０ｗｔ％を超
えると耐食性が悪化する。したがってＣｕの範囲を０．
１〜２．０ｗｔ％と規定する。Ｃｒは、強度向上およぴ
溶体化時の結晶粒粗大化抑制効果があるが、０．０１ｗ
ｔ％未満ではその効果が小さく、０．１ｗｔ％を超える
と初晶化合物生成の可能性があり靭性が低下する。した
がってＣｒの範囲を０．０１〜０．１ｗｔ％とする。Ｔ
ｉは、Ｔｉ単体またはＴｉ−Ｂの形で鋳造組織微細化の
ために添加されるが、添加量が０．００５ｗｔ％未満の
時ほその効果が充分でなく、０．１ｗｔ％を超えると初
晶化合物生成の可能性があり靭性が低下する。したがっ
てＴｉの範囲を０．００５〜０．１ｗｔ％と規定する。
残部は、一般的な不可避的不純物とアルミニウムで構成
されるが、結晶粒微細化材としてＺｒ，Ｓｃ、Ｖ，また
Ｓｉ粒子改質材としてＳｒを必要に応じて０．１ｗｔ％
未満添加しても良い。
１ｗｔ％未満ではその効果が小さく、２．０ｗｔ％を超
えると耐食性が悪化する。したがってＣｕの範囲を０．
１〜２．０ｗｔ％と規定する。Ｃｒは、強度向上およぴ
溶体化時の結晶粒粗大化抑制効果があるが、０．０１ｗ
ｔ％未満ではその効果が小さく、０．１ｗｔ％を超える
と初晶化合物生成の可能性があり靭性が低下する。した
がってＣｒの範囲を０．０１〜０．１ｗｔ％とする。Ｔ
ｉは、Ｔｉ単体またはＴｉ−Ｂの形で鋳造組織微細化の
ために添加されるが、添加量が０．００５ｗｔ％未満の
時ほその効果が充分でなく、０．１ｗｔ％を超えると初
晶化合物生成の可能性があり靭性が低下する。したがっ
てＴｉの範囲を０．００５〜０．１ｗｔ％と規定する。
残部は、一般的な不可避的不純物とアルミニウムで構成
されるが、結晶粒微細化材としてＺｒ，Ｓｃ、Ｖ，また
Ｓｉ粒子改質材としてＳｒを必要に応じて０．１ｗｔ％
未満添加しても良い。
【００１０】本発明のアルミニウム加工部材の製造方法
は、セミソリッド加工用アルミニウム基合金を、その固
相率１〜４０％で金型中に加圧注入する加工方法であ
る。固相率が１％未満の場合は、組織的に通常の鋳造と
大きな差がなく、セミソリッド加工のメリットが出せな
い。しかし見掛け上、固相率が低くみえるが、固相率１
〜１０％の間においても伸び値、靭性の向上効果があ
る。さらに望ましくは１０％以上の固相率を保てば、機
械的特性の一般の向上が図られる。一方、その固相率が
４０％を超えると材料の流動性が悪く、加圧注入が困難
となる。したがって、型に加圧注入を行うアルミニウム
加工部材の製造方法においては、固相率を１〜４０％、
望ましくは１０〜４０％と規定する。
は、セミソリッド加工用アルミニウム基合金を、その固
相率１〜４０％で金型中に加圧注入する加工方法であ
る。固相率が１％未満の場合は、組織的に通常の鋳造と
大きな差がなく、セミソリッド加工のメリットが出せな
い。しかし見掛け上、固相率が低くみえるが、固相率１
〜１０％の間においても伸び値、靭性の向上効果があ
る。さらに望ましくは１０％以上の固相率を保てば、機
械的特性の一般の向上が図られる。一方、その固相率が
４０％を超えると材料の流動性が悪く、加圧注入が困難
となる。したがって、型に加圧注入を行うアルミニウム
加工部材の製造方法においては、固相率を１〜４０％、
望ましくは１０〜４０％と規定する。
【００１１】本発明のアルミニウム加工部材の製造方法
は、セミソリッド加工用アルミニウム基合金を固相率４
０〜８０％の状態として、金型でプレス加工する加工方
法である。これは半凝固状態で型でプレス加工を行なう
ものであり、鍛造と比較して低い成型荷重で成形できる
ため、ニアネットシェイプでの成形が可能である。固相
率が４０％未満では流動怯が良すぎるため、プレス加工
での形状保持が困難である。またその固相率が８０％を
超えると流動性が低下して、細かい形状の成形が困難と
なる。したがって、その固相率の設定を４０〜８０％と
規定する。
は、セミソリッド加工用アルミニウム基合金を固相率４
０〜８０％の状態として、金型でプレス加工する加工方
法である。これは半凝固状態で型でプレス加工を行なう
ものであり、鍛造と比較して低い成型荷重で成形できる
ため、ニアネットシェイプでの成形が可能である。固相
率が４０％未満では流動怯が良すぎるため、プレス加工
での形状保持が困難である。またその固相率が８０％を
超えると流動性が低下して、細かい形状の成形が困難と
なる。したがって、その固相率の設定を４０〜８０％と
規定する。
【００１２】また、本発明のセミソリッド加工用アルミ
ニウム基合金を固相率１〜４０％の状態で金型中に加圧
注入して成形した後、あるいは固相率４０〜８０％の状
態でプレス加工して成形した後、成形部材を取り出して
溶体化、焼入れ、時効処理を行うものであり、その溶体
化温度は４５０℃未満では十分な強度がでない。５５０
℃を超えるとバーニングの恐れがある。そのため溶体化
温度を４５０〜５５０℃と規定する。溶体化の時間は１
分〜１時間程度で充分であり、必要に応て設定すればよ
い。また時効処理温度は１４０℃未満あるいは２４０℃
を超えるとそれぞれ亜時効、過時効となり、充分な強度
が得られない。時効処理の時間は必要に応じて３０分〜
１０時間程度行なえばよい。
ニウム基合金を固相率１〜４０％の状態で金型中に加圧
注入して成形した後、あるいは固相率４０〜８０％の状
態でプレス加工して成形した後、成形部材を取り出して
溶体化、焼入れ、時効処理を行うものであり、その溶体
化温度は４５０℃未満では十分な強度がでない。５５０
℃を超えるとバーニングの恐れがある。そのため溶体化
温度を４５０〜５５０℃と規定する。溶体化の時間は１
分〜１時間程度で充分であり、必要に応て設定すればよ
い。また時効処理温度は１４０℃未満あるいは２４０℃
を超えるとそれぞれ亜時効、過時効となり、充分な強度
が得られない。時効処理の時間は必要に応じて３０分〜
１０時間程度行なえばよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明のセミソリッド加工用アル
ミニウム基合金は、セミソリッド状態の維持が容易なも
のである。セミソリッド加工では、固体と液体が共存す
る状態で加工を行うため、純Ａｌや共晶合金のように固
液共存状態の温度範囲がない場合、あるいは小さい場合
には、セミソリッド加工は事実上困難であるが、本発明
のアルミニウム基合金は、セミソリッド加工が容易なも
のであり、セミソリッド状態での流動性が良好なもので
あり、また強度、靭性、疲労特性、耐食性、耐衝撃性、
塗装密着性が良好なものであり、特に自動車部材用とし
て適している。
ミニウム基合金は、セミソリッド状態の維持が容易なも
のである。セミソリッド加工では、固体と液体が共存す
る状態で加工を行うため、純Ａｌや共晶合金のように固
液共存状態の温度範囲がない場合、あるいは小さい場合
には、セミソリッド加工は事実上困難であるが、本発明
のアルミニウム基合金は、セミソリッド加工が容易なも
のであり、セミソリッド状態での流動性が良好なもので
あり、また強度、靭性、疲労特性、耐食性、耐衝撃性、
塗装密着性が良好なものであり、特に自動車部材用とし
て適している。
【００１４】本発明のセミソリッド加工用アルミニウム
基合金は、原料としてその全べてをまたは一部を自動車
のニエンジン屑、ラジエター屑、鍛造部品屑、ホイール
屑、缶屑、サッシ屑等のアルミニウム屑等を使用するこ
とができるもので、エネルギー、環境負荷の面でも優れ
ている。アルミニウム屑等を使用する場合、その成分調
整には上記のようなアルミニウム屑同士の混合、α固溶
体分離方法等の精製技術、アルミニウム地金とアルミニ
ウム屑の混合、各種成分地金の添加等により製造するこ
とができ、コストや環境問題の観点から望ましいもので
ある。もちろんその原料として全べてをアルミニウム地
金と各種成分地金を用い、それらを配合して製造するこ
とができるものである。
基合金は、原料としてその全べてをまたは一部を自動車
のニエンジン屑、ラジエター屑、鍛造部品屑、ホイール
屑、缶屑、サッシ屑等のアルミニウム屑等を使用するこ
とができるもので、エネルギー、環境負荷の面でも優れ
ている。アルミニウム屑等を使用する場合、その成分調
整には上記のようなアルミニウム屑同士の混合、α固溶
体分離方法等の精製技術、アルミニウム地金とアルミニ
ウム屑の混合、各種成分地金の添加等により製造するこ
とができ、コストや環境問題の観点から望ましいもので
ある。もちろんその原料として全べてをアルミニウム地
金と各種成分地金を用い、それらを配合して製造するこ
とができるものである。
【００１５】本発明のアルミニウム基合金のセミソリッ
ド加工としては、加圧注入、プレス加工、型鍛造、チク
ソキャスト法、チクソモールド法、レオキャスト法が挙
げられ、薄肉、複雑形状の加工部材をセミソリッド加工
により成形することができるものである。本発明のセミ
ソリッド加工用アルミニウム基合金を金型中に加圧注入
して成形する場合には、その固相率を１〜４０％の状態
にするもので、例えば成分調整された溶融しているアル
ミニウム基合金を固相率１〜４０％の範囲まで凝固させ
そのまま金型中に加圧注入し成形するものである。また
鋳造したセミソリッド加工用アルミニウム基合金のビレ
ットを再加熱し、部分溶融させ、固相率１〜４０％の範
囲に達した状態で金型中に加圧注入し成形するものであ
る。
ド加工としては、加圧注入、プレス加工、型鍛造、チク
ソキャスト法、チクソモールド法、レオキャスト法が挙
げられ、薄肉、複雑形状の加工部材をセミソリッド加工
により成形することができるものである。本発明のセミ
ソリッド加工用アルミニウム基合金を金型中に加圧注入
して成形する場合には、その固相率を１〜４０％の状態
にするもので、例えば成分調整された溶融しているアル
ミニウム基合金を固相率１〜４０％の範囲まで凝固させ
そのまま金型中に加圧注入し成形するものである。また
鋳造したセミソリッド加工用アルミニウム基合金のビレ
ットを再加熱し、部分溶融させ、固相率１〜４０％の範
囲に達した状態で金型中に加圧注入し成形するものであ
る。
【００１６】本発明のセミソリッド加工用アルミニウム
基合金を金型でプレス加工して成形する場合には、その
固相率を４０〜８０％の状態にするもので、例えばセミ
ソリッド加工用アルミニウム基合金を鋳造したビレット
を再加熱し、部分溶融させ、固相率４０〜８０％の範囲
に達した状態で金型でプレス加工し成形するものであ
る。また成分調整された溶融しているアルミニウム基合
金を固相率４０〜８０％の範囲まで凝固させて金型でプ
レス加工し成形するものである。なお、固相を晶出させ
る際は、従来より実施されている機械攪拌、電磁攪拌、
傾斜冷却板上の流動等、デンドライト微細化、球状化手
法により行うことが望ましい。
基合金を金型でプレス加工して成形する場合には、その
固相率を４０〜８０％の状態にするもので、例えばセミ
ソリッド加工用アルミニウム基合金を鋳造したビレット
を再加熱し、部分溶融させ、固相率４０〜８０％の範囲
に達した状態で金型でプレス加工し成形するものであ
る。また成分調整された溶融しているアルミニウム基合
金を固相率４０〜８０％の範囲まで凝固させて金型でプ
レス加工し成形するものである。なお、固相を晶出させ
る際は、従来より実施されている機械攪拌、電磁攪拌、
傾斜冷却板上の流動等、デンドライト微細化、球状化手
法により行うことが望ましい。
【００１７】
【実施例】本発明の実施例について、表１〜表４に示し
説明する。表１はＡｌ合金の組成である。表１において
組成１〜４は本発明の組成範囲のものであり、組成５〜
７は本発明の組成範囲外のものである。表２は、製造条
件を示すもので、Ａ〜Ｄ３は発明例、Ｅ〜Ｇは比較例で
ある。表３に発明例、表４に比較例の特性試験データを
示す。製造された加工部材は１辺の長さが１１０ｍｍの
Ｌ字断面で、長き３００ｍｍ、肉厚５ｍｍのものであ
る。特性試験は、長手方向に平行な引張試験と、長手に
直交方向に深さ２ｍｍのＵノッチを入れたシャルピー試
験で評価した。
説明する。表１はＡｌ合金の組成である。表１において
組成１〜４は本発明の組成範囲のものであり、組成５〜
７は本発明の組成範囲外のものである。表２は、製造条
件を示すもので、Ａ〜Ｄ３は発明例、Ｅ〜Ｇは比較例で
ある。表３に発明例、表４に比較例の特性試験データを
示す。製造された加工部材は１辺の長さが１１０ｍｍの
Ｌ字断面で、長き３００ｍｍ、肉厚５ｍｍのものであ
る。特性試験は、長手方向に平行な引張試験と、長手に
直交方向に深さ２ｍｍのＵノッチを入れたシャルピー試
験で評価した。
【００１８】表３に示す発明例のＮＯ．１は、組成１が
本発明の組成範囲のものであり、製造条件Ａは固相率、
金型プレス、及び溶体化処理、人工時効処理ともに本発
明の製造方法によるものである。その製造状況は良好で
あり、特性は、ＵＴＳが３０８Ｍｐａ、ＹＴＳが２１５
Ｍｐａで、比較例ＮＯ．９〜１４より高い強度を示して
いる。Ｅ（％）１４．２、シャルピー値１６．９Ｊ／ｃ
ｍ２で高い靭性を示している。また疲労強度も９０と比
較例より優れたものであった。発明例のＮＯ．２〜Ｎ
Ｏ．６についても、本発明の組成範囲のもので、その製
造条件ともに本発明の製造方法によるものであり、その
製造状況は良好であり、特性は、高強度、高靭性を示
し、また疲労強度も優れたものであった。また、発明例
のＮＯ．３とＮＯ．７〜ＮＯ．９は、製造条件の固相率
が、それぞれ３５％、２％、８％、１５％で金型中に加
圧注入して成形したものである（表２に示すように、Ｎ
Ｏ．３は製造条件Ｃ、ＮＯ．７は製造条件Ｄ、ＮＯ．８
は製造条件Ｅ、ＮＯ．９は製造条件Ｆ）。これは固相率
が、１〜４０％で金型中に加圧注入して成形することが
できることを示すものであり、セミソリッド加工によ
り、その特性は、強度、靭性、また疲労強度ともに優れ
たものが得られたことを示しているものである。
本発明の組成範囲のものであり、製造条件Ａは固相率、
金型プレス、及び溶体化処理、人工時効処理ともに本発
明の製造方法によるものである。その製造状況は良好で
あり、特性は、ＵＴＳが３０８Ｍｐａ、ＹＴＳが２１５
Ｍｐａで、比較例ＮＯ．９〜１４より高い強度を示して
いる。Ｅ（％）１４．２、シャルピー値１６．９Ｊ／ｃ
ｍ２で高い靭性を示している。また疲労強度も９０と比
較例より優れたものであった。発明例のＮＯ．２〜Ｎ
Ｏ．６についても、本発明の組成範囲のもので、その製
造条件ともに本発明の製造方法によるものであり、その
製造状況は良好であり、特性は、高強度、高靭性を示
し、また疲労強度も優れたものであった。また、発明例
のＮＯ．３とＮＯ．７〜ＮＯ．９は、製造条件の固相率
が、それぞれ３５％、２％、８％、１５％で金型中に加
圧注入して成形したものである（表２に示すように、Ｎ
Ｏ．３は製造条件Ｃ、ＮＯ．７は製造条件Ｄ、ＮＯ．８
は製造条件Ｅ、ＮＯ．９は製造条件Ｆ）。これは固相率
が、１〜４０％で金型中に加圧注入して成形することが
できることを示すものであり、セミソリッド加工によ
り、その特性は、強度、靭性、また疲労強度ともに優れ
たものが得られたことを示しているものである。
【００１９】これに対して、表４に示す比較例のＮＯ．
１０は、本発明の組成範囲の組成１を用いたが、その固
相率が６０％では、金型中に加圧注入して成形すること
ができなかった。これは、固相率が４０％を超えると材
料の流動性が悪く、加圧注入が困難となることを示すも
のである。比較例のＮＯ．１１は、本発明の組成範囲の
組成１を用いたもので、その製造状況は良好であった
が、溶体化処理後の時効条件を本発明と異なる温度で人
工時効処理を行なったところ、ＵＴＳが２０５Ｍｐａ、
ＹＴＳが１２３Ｍｐａと低く、充分な強度が得られない
ものであった。これは、時効処理温度が１４０℃未満で
は充分な強度が得られないことを示しているものであ
る。
１０は、本発明の組成範囲の組成１を用いたが、その固
相率が６０％では、金型中に加圧注入して成形すること
ができなかった。これは、固相率が４０％を超えると材
料の流動性が悪く、加圧注入が困難となることを示すも
のである。比較例のＮＯ．１１は、本発明の組成範囲の
組成１を用いたもので、その製造状況は良好であった
が、溶体化処理後の時効条件を本発明と異なる温度で人
工時効処理を行なったところ、ＵＴＳが２０５Ｍｐａ、
ＹＴＳが１２３Ｍｐａと低く、充分な強度が得られない
ものであった。これは、時効処理温度が１４０℃未満で
は充分な強度が得られないことを示しているものであ
る。
【００２０】比較例のＮＯ．１２は、本発明の組成範囲
の組成１を用いたものであるが、固相率が０％のもの
で、セミソリッド加工用アルミニウム基合金といえない
ものであり、その特性は、強度、靭性、疲労強度ともに
劣るものであった。これは固相率が１％未満では、セミ
ソリッド加工のメリットが出せないことを示すものであ
る。比較例のＮＯ．１３は、組成５の合金で本発明の組
成範囲外のもの（Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎで本発明の組成と異
なる）である。その特性は、強度、靭性、疲労強度とも
に劣るものであった。これはＭｇ２Ｓｉの微細析出によ
り強度を高めることができないことを示すものである。
比較例のＮＯ．１４は、組成６の合金で本発明の組成範
囲外のもの（Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕが異なる）であり、その
特性は、強度は高いが、靭性が劣るものであった。これ
はＳｉが５ｗｔ％を超え、またＦｅが１．２ｗｔ％を超
えると靭性が低下することを示しているものである。比
較例のＮＯ．１５は、組成７の合金で本発明の組成範囲
外のもの（Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｎが異なる）であり、その特
性は、強度は高いが、靭性が劣るものであった。
の組成１を用いたものであるが、固相率が０％のもの
で、セミソリッド加工用アルミニウム基合金といえない
ものであり、その特性は、強度、靭性、疲労強度ともに
劣るものであった。これは固相率が１％未満では、セミ
ソリッド加工のメリットが出せないことを示すものであ
る。比較例のＮＯ．１３は、組成５の合金で本発明の組
成範囲外のもの（Ｓｉ、Ｍｇ、Ｚｎで本発明の組成と異
なる）である。その特性は、強度、靭性、疲労強度とも
に劣るものであった。これはＭｇ２Ｓｉの微細析出によ
り強度を高めることができないことを示すものである。
比較例のＮＯ．１４は、組成６の合金で本発明の組成範
囲外のもの（Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｕが異なる）であり、その
特性は、強度は高いが、靭性が劣るものであった。これ
はＳｉが５ｗｔ％を超え、またＦｅが１．２ｗｔ％を超
えると靭性が低下することを示しているものである。比
較例のＮＯ．１５は、組成７の合金で本発明の組成範囲
外のもの（Ｓｉ、Ｆｅ、Ｚｎが異なる）であり、その特
性は、強度は高いが、靭性が劣るものであった。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】
【００２４】
【表４】
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のセミソリ
ッド加工用アルミニウム基合金によれば、セミソリッド
加工性に優れ、また強度、靭性、疲労特性、耐食性、耐
衝撃性、塗装密着性のいずれにも優れる特性を有するも
のである。また、本発明のセミソリッド加工用アルミニ
ウム基合金は、固相率が１〜４０％の状態では加圧注入
することにより、固相率が４０〜８０％の状態では金型
でプレス加工することにより、薄肉、複雑形状の部材を
良好に成形することができるものであり、さらに成形後
に４５０℃から５５０℃で溶体化処理し、１４０℃〜２
４０℃で人工時効処理を施すことにより優れた特性のも
のが得られるという効果を奏するものである。
ッド加工用アルミニウム基合金によれば、セミソリッド
加工性に優れ、また強度、靭性、疲労特性、耐食性、耐
衝撃性、塗装密着性のいずれにも優れる特性を有するも
のである。また、本発明のセミソリッド加工用アルミニ
ウム基合金は、固相率が１〜４０％の状態では加圧注入
することにより、固相率が４０〜８０％の状態では金型
でプレス加工することにより、薄肉、複雑形状の部材を
良好に成形することができるものであり、さらに成形後
に４５０℃から５５０℃で溶体化処理し、１４０℃〜２
４０℃で人工時効処理を施すことにより優れた特性のも
のが得られるという効果を奏するものである。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｃ２２Ｆ 1/00 ６３０ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６３０Ｂ ６８１ ６８１ ６９１ ６９１Ｂ
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｓｉ：１．５〜５ｗｔ％、Ｍｇ：０．２
〜１ｗｔ％、Ｍｎ：０．０５〜１ｗｔ％、Ｆｅ：０．２
〜１．２ｗｔ％、Ｚｎ：０．１〜１．５ｗｔ％、Ｃｕ：
０．１〜２．０ｗｔ％、Ｃｒ：０．０１〜０．１ｗｔ
％、Ｔｉ：０．００５〜０．１ｗｔ％を含み、残部アル
ミニウムおよび不可避的不純物からなることを特徴とす
るセミソリッド加工用アルミニウム基合金。 - 【請求項２】 請求項１記載のセミソリッド加工用アル
ミニウム基合金を固相率１〜４０％の状態として、これ
を金型中に加圧注入して成形することを特徴とするアル
ミニウム加工部材の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載のセミソリッド加工用アル
ミニウム基合金を固相率４０〜８０の状態として、これ
を金型でプレス加工して成形することを特徴とするアル
ミニウム加工部材の製造方法。 - 【請求項４】 成形後に４５０℃から５５０℃の温度範
囲で溶体化処理し、急冷後、１４０℃〜２４０℃の温度
範囲で人工時効処理を施すことを特徴とする請求項２ま
たは３に記載アルミニウム加工部材の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP11197899A JP3332885B2 (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | セミソリッド加工用アルミニウム基合金及びその加工部材の製造方法 |
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|---|---|---|---|
| JP11197899A JP3332885B2 (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | セミソリッド加工用アルミニウム基合金及びその加工部材の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000303134A true JP2000303134A (ja) | 2000-10-31 |
| JP3332885B2 JP3332885B2 (ja) | 2002-10-07 |
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|---|---|---|---|
| JP11197899A Expired - Fee Related JP3332885B2 (ja) | 1999-04-20 | 1999-04-20 | セミソリッド加工用アルミニウム基合金及びその加工部材の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3332885B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2002155327A (ja) * | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Oiles Ind Co Ltd | 摺動部材用アルミニウム合金 |
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-
1999
- 1999-04-20 JP JP11197899A patent/JP3332885B2/ja not_active Expired - Fee Related
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