JP2001355032A - 衝撃吸収性に優れたアルミニウム合金押出材 - Google Patents
衝撃吸収性に優れたアルミニウム合金押出材Info
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- JP2001355032A JP2001355032A JP2000175200A JP2000175200A JP2001355032A JP 2001355032 A JP2001355032 A JP 2001355032A JP 2000175200 A JP2000175200 A JP 2000175200A JP 2000175200 A JP2000175200 A JP 2000175200A JP 2001355032 A JP2001355032 A JP 2001355032A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】自動車の衝突時のエネルギー吸収性能を高める
ためのアルミニウム合金およびその製造方法の提供。 【解決手段】Si：0.5〜1.2wt%、Mg：0.4〜0.8wt%、Cu：
0.2〜0.7wt%、Zr：0.05〜0.15wt%、Cr：0.05〜0.15wt
%、Mn：0.10〜0.35wt%、Ti：0.005〜0.05wt%を含み、残
部がアルミニウムからなるアルミニウム合金を480〜520
℃に加熱して押出成形し、その後、溶体化および亜時
効、過時効の人工時効を施したアルミニウム合金押出形
材で、中央部が繊維状組織、両側表層部が再結晶組織に
することにより、衝撃吸収性に優れ、衝撃時の割れを抑
えて自動車の乗員を保護する。
ためのアルミニウム合金およびその製造方法の提供。 【解決手段】Si：0.5〜1.2wt%、Mg：0.4〜0.8wt%、Cu：
0.2〜0.7wt%、Zr：0.05〜0.15wt%、Cr：0.05〜0.15wt
%、Mn：0.10〜0.35wt%、Ti：0.005〜0.05wt%を含み、残
部がアルミニウムからなるアルミニウム合金を480〜520
℃に加熱して押出成形し、その後、溶体化および亜時
効、過時効の人工時効を施したアルミニウム合金押出形
材で、中央部が繊維状組織、両側表層部が再結晶組織に
することにより、衝撃吸収性に優れ、衝撃時の割れを抑
えて自動車の乗員を保護する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のサイドメン
バ、サイドルーフレール、バンパリィンホースメント等
の構造材に適した、衝撃吸収性に優れたアルミニウム合
金押出材に関する。
バ、サイドルーフレール、バンパリィンホースメント等
の構造材に適した、衝撃吸収性に優れたアルミニウム合
金押出材に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車の燃費向上の一手段として、車体
の軽量化が要求されている中で、自動車構造材にアルミ
ニウム合金押出形材の適用が検討されている。
の軽量化が要求されている中で、自動車構造材にアルミ
ニウム合金押出形材の適用が検討されている。
【０００３】自動車の構造材としては、高強度、曲げ加
工性、耐食性が要求され、７０００系アルミニウム合金
（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系）および６０００系アルミニウム
合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）が注目されているが、７０
００系アルミニウム合金は自然時効型合金であり、押出
成形から曲げ加工までに工程が長いと硬くなり、加工が
しにくくなる欠点があることから、熱処理合金として６
０００系アルミニウム合金が特に有望視されている。
工性、耐食性が要求され、７０００系アルミニウム合金
（Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系）および６０００系アルミニウム
合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）が注目されているが、７０
００系アルミニウム合金は自然時効型合金であり、押出
成形から曲げ加工までに工程が長いと硬くなり、加工が
しにくくなる欠点があることから、熱処理合金として６
０００系アルミニウム合金が特に有望視されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の高強度
の６０００系アルミニウム合金からなる押出材は、引張
り強度は高いが、伸び特性が充分でなく、曲げ加工時に
割れが発生しやすい欠点があった。
の６０００系アルミニウム合金からなる押出材は、引張
り強度は高いが、伸び特性が充分でなく、曲げ加工時に
割れが発生しやすい欠点があった。
【０００５】また、自動車の構造材に適用するには、車
両の衝突時の安全性を確保する必要があり、従来のアル
ミニウム合金押出材では、強い衝撃を受けた場合に細か
く分断し、竹が裂けたような所謂分断割れが発生し、衝
撃吸収性が悪く、特にバンパリィンホースメント等に適
用した場合には、分断割れ突起部による人員への二次的
危険性が存在する技術的課題があった。
両の衝突時の安全性を確保する必要があり、従来のアル
ミニウム合金押出材では、強い衝撃を受けた場合に細か
く分断し、竹が裂けたような所謂分断割れが発生し、衝
撃吸収性が悪く、特にバンパリィンホースメント等に適
用した場合には、分断割れ突起部による人員への二次的
危険性が存在する技術的課題があった。
【０００６】そこで、本発明は自動車の構造材としてサ
イドルーフレール、サイドメンバ、バンパリィンホース
メントを製作する時点での曲げ加工性および車両の衝突
時の衝撃吸収性に優れたアルミニウム合金押出材の提供
を目的とする。
イドルーフレール、サイドメンバ、バンパリィンホース
メントを製作する時点での曲げ加工性および車両の衝突
時の衝撃吸収性に優れたアルミニウム合金押出材の提供
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る衝撃吸収性
に優れたアルミニウム合金押出材は、アルミニウム合金
成分と押出成形条件の最適化にて得られたものであり、
まず、アルミニウム合金の成分を以下に設定したもので
ある。
に優れたアルミニウム合金押出材は、アルミニウム合金
成分と押出成形条件の最適化にて得られたものであり、
まず、アルミニウム合金の成分を以下に設定したもので
ある。
【０００８】熱処理合金として強度を確保するために、
Ｓｉ：０．５〜１．２ｗｔ％、Ｍｇ：０．４〜０．８ｗ
ｔ％とし、Ｍｇ2Ｓｉの析出硬化型合金をベースに、Ｃ
ｕ：０．２〜０．７ｗｔ％添加することで強度を向上さ
せた。
Ｓｉ：０．５〜１．２ｗｔ％、Ｍｇ：０．４〜０．８ｗ
ｔ％とし、Ｍｇ2Ｓｉの析出硬化型合金をベースに、Ｃ
ｕ：０．２〜０．７ｗｔ％添加することで強度を向上さ
せた。
【０００９】Ｓｉ：０．５ｗｔ％未満、Ｍｇ：０．４ｗ
ｔ％未満、また、Ｃｕ：０．２ｗｔ％未満では強度が低
下する不具合が生じる。
ｔ％未満、また、Ｃｕ：０．２ｗｔ％未満では強度が低
下する不具合が生じる。
【００１０】Ｍｇ：０．８ｗｔ％を越えると、強度が高
くなるものの、伸び特性が低下するとともに、押出加工
性が悪化し、また、Ｓｉ：１．２ｗｔ％、Ｃｕ：０．７
ｗｔ％を越えると曲げ加工性、耐食性が低下するととも
に、押出加工性も悪くなるという不具合が生じる。
くなるものの、伸び特性が低下するとともに、押出加工
性が悪化し、また、Ｓｉ：１．２ｗｔ％、Ｃｕ：０．７
ｗｔ％を越えると曲げ加工性、耐食性が低下するととも
に、押出加工性も悪くなるという不具合が生じる。
【００１１】本発明においては、後述する押出成形条
件、熱処理条件にて材料中心部繊維状組織とし、上下表
層部分を再結晶組織とするサンドイッチ構造組織を得る
ために、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒの成分配合の最適化を図った
点に特徴がある。
件、熱処理条件にて材料中心部繊維状組織とし、上下表
層部分を再結晶組織とするサンドイッチ構造組織を得る
ために、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｚｒの成分配合の最適化を図った
点に特徴がある。
【００１２】Ｚｒはアルミニウム合金の押出成形時に押
出形材の再結晶化を抑え、繊維状組織にする効果があ
り、０．０５ｗｔ％未満では効果が小さく、０．１５ｗ
ｔ％を越えると効果が飽和する。
出形材の再結晶化を抑え、繊維状組織にする効果があ
り、０．０５ｗｔ％未満では効果が小さく、０．１５ｗ
ｔ％を越えると効果が飽和する。
【００１３】従って、より繊維状組織比率を高めるに
は、Ｚｒに加えて、Ｍｎ、Ｃｒを添加するのが良い。
は、Ｚｒに加えて、Ｍｎ、Ｃｒを添加するのが良い。
【００１４】Ｍｎ：０．１０ｗｔ％未満、Ｃｒ：０．０
５ｗｔ％未満では、それぞれ繊維状組織による効果が小
さく、Ｍｎ：０．３５ｗｔ％、Ｃｒ：０．１５ｗｔ％を
越えると、編析が著しくなるので、Ｍｎ：０．１０〜
０．３５ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５〜０．１５ｗｔ％の範
囲が適正である。
５ｗｔ％未満では、それぞれ繊維状組織による効果が小
さく、Ｍｎ：０．３５ｗｔ％、Ｃｒ：０．１５ｗｔ％を
越えると、編析が著しくなるので、Ｍｎ：０．１０〜
０．３５ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５〜０．１５ｗｔ％の範
囲が適正である。
【００１５】アルミニウム合金の押出成形は、アルミニ
ウム合金を円柱状に鋳造してビレットを作り、押出加工
に供されるが、この鋳塊中の結晶粒を微細化するのにＴ
ｉの添加が効果があり、Ｔｉ：０．００５〜０．０５ｗ
ｔ％の範囲にすれば、押出材の金属組織が安定する。
ウム合金を円柱状に鋳造してビレットを作り、押出加工
に供されるが、この鋳塊中の結晶粒を微細化するのにＴ
ｉの添加が効果があり、Ｔｉ：０．００５〜０．０５ｗ
ｔ％の範囲にすれば、押出材の金属組織が安定する。
【００１６】０．０５ｗｔ％を越えると微細化の効果が
飽和するのみならず、編析してしまう。
飽和するのみならず、編析してしまう。
【００１７】上述したアルミニウム合金を用いて、以下
の押出成形条件にて押出加工すると、押出材の断面金属
組織において、肉厚中央部が繊維状組織になり、両側表
層部が略粒状の再結晶組織になることが明らかになっ
た。
の押出成形条件にて押出加工すると、押出材の断面金属
組織において、肉厚中央部が繊維状組織になり、両側表
層部が略粒状の再結晶組織になることが明らかになっ
た。
【００１８】まず、アルミニウム合金ビレットを４８０
〜５２０℃に加熱し、押出材の成形スピード５〜２０ｍ
／分にて押出成形し、水冷またはエアー吹き付け空冷に
て１５０℃以下に冷却後に、押出材実体温度１７０〜２
２０℃にて人工亜時効または人工過時効処理する。
〜５２０℃に加熱し、押出材の成形スピード５〜２０ｍ
／分にて押出成形し、水冷またはエアー吹き付け空冷に
て１５０℃以下に冷却後に、押出材実体温度１７０〜２
２０℃にて人工亜時効または人工過時効処理する。
【００１９】ここで、亜時効の場合には０．５〜２．０
時間、過時効の場合には４〜４８時間が望ましい。
時間、過時効の場合には４〜４８時間が望ましい。
【００２０】このように、押出材の肉厚中央部を繊維状
組織にし、両側表層部を略粒状の再結晶組織の、いわゆ
るサンドイッチ構造組織にすることで、全面繊維状組織
では強度は高いが、衝撃時に分断割れが発しやすく、全
面再結晶組織では強度が不充分となるのを、相互に補完
できることが明らかになったものである。
組織にし、両側表層部を略粒状の再結晶組織の、いわゆ
るサンドイッチ構造組織にすることで、全面繊維状組織
では強度は高いが、衝撃時に分断割れが発しやすく、全
面再結晶組織では強度が不充分となるのを、相互に補完
できることが明らかになったものである。
【００２１】断面繊維状組織比率は、自動車構造部品の
要求値に合わせて調整可能であるが、衝撃エネルギー吸
収性に優れるのは７０〜９０％の範囲、望ましくは７０
〜７５％の範囲が良い。
要求値に合わせて調整可能であるが、衝撃エネルギー吸
収性に優れるのは７０〜９０％の範囲、望ましくは７０
〜７５％の範囲が良い。
【００２２】
【実施例】次に、本発明による効果も比較例と比較して
説明する。
説明する。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１に示す成分組成のφ２０４ｍｍのビレ
ットを通常の方法により鋳造し、その後、５４０℃の温
度で５時間均質化処理を施した。
ットを通常の方法により鋳造し、その後、５４０℃の温
度で５時間均質化処理を施した。
【００２５】なお、比較例２はＪＩＳ６Ｎ０１相当、比
較例３はＪＩＳ６０６１相当のアルミニウム合金であ
り、比較例４はＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒが本発明アルミニウム
合金の範囲より外れており、比較例５はＳｉ、Ｍｇが本
発明アルミニウム合金の範囲より外れているものであ
る。
較例３はＪＩＳ６０６１相当のアルミニウム合金であ
り、比較例４はＭｎ、Ｃｒ、Ｚｒが本発明アルミニウム
合金の範囲より外れており、比較例５はＳｉ、Ｍｇが本
発明アルミニウム合金の範囲より外れているものであ
る。
【００２６】次に、外形４５ｍｍ×４５ｍｍ、肉厚２ｍ
ｍの角パイプの押出型を用いて、押出形材温度が５３０
℃、押出スピードを１０ｍ／分として、表１に示すビレ
ットを押出成形した。
ｍの角パイプの押出型を用いて、押出形材温度が５３０
℃、押出スピードを１０ｍ／分として、表１に示すビレ
ットを押出成形した。
【００２７】次に、得られた押出形材を４９０〜５３０
℃の温度で保持３０分、その後、水焼き入れする溶体化
処理を施し、その後、２０５℃の温度にて０．５〜２４
Ｈｒの時間にて亜時効、過時効の人工時効処理をした。
℃の温度で保持３０分、その後、水焼き入れする溶体化
処理を施し、その後、２０５℃の温度にて０．５〜２４
Ｈｒの時間にて亜時効、過時効の人工時効処理をした。
【００２８】これらの供試材について、各々ＪＩＳに定
められている引張り試験をして、引張り強度、０．２％
耐力、伸びを測定した。
められている引張り試験をして、引張り強度、０．２％
耐力、伸びを測定した。
【００２９】次に、図１に示す、これらの角パイプを３
００ｍｍの長さに切断し、軸方向の圧壊試験を実施し
た。
００ｍｍの長さに切断し、軸方向の圧壊試験を実施し
た。
【００３０】また、これらの各供試材を鏡面研磨仕上げ
を行い、その後、エッチングして金属組織を観察した。
これらの結果を表２に示す。
を行い、その後、エッチングして金属組織を観察した。
これらの結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】なお、表２における軸圧壊試験の割れの評
価は、割れの発生のない場合を○、角パイプコーナー部
に割れが発生した場合を△、分断割れが発生した場合を
×で示した。
価は、割れの発生のない場合を○、角パイプコーナー部
に割れが発生した場合を△、分断割れが発生した場合を
×で示した。
【００３３】表２から明らかなように、本発明１は機械
的性質、エネルギー吸収量、割れ状態の全てにおいて優
れた特性を示す。
的性質、エネルギー吸収量、割れ状態の全てにおいて優
れた特性を示す。
【００３４】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明に係るア
ルミニウム合金の押出形材は、指定の成分、指定の製造
条件でアルミニウム合金ビレットを押出成形することに
より、押出材の中央部が繊維状組織、両側表層部を再結
晶組織にすることができ、衝撃吸収性の要求のある自動
車部品に適用できる。
ルミニウム合金の押出形材は、指定の成分、指定の製造
条件でアルミニウム合金ビレットを押出成形することに
より、押出材の中央部が繊維状組織、両側表層部を再結
晶組織にすることができ、衝撃吸収性の要求のある自動
車部品に適用できる。
【図１】本発明によるアルミニウム合金を用いた押出形
材の断面形状を示す。
材の断面形状を示す。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ６２Ｄ 21/02 Ｂ６２Ｄ 21/02 Ｚ 25/06 25/06 Ａ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６０１ ６１２ ６１２ ６３０ ６３０Ｂ ６８２ ６８２ ６８３ ６８３
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｓｉ：０．５〜１．２ｗｔ％、Ｍｇ：
０．４〜０．８ｗｔ％、Ｃｕ：０．２〜０．７ｗｔ％、
Ｚｒ：０．０５〜０．１５ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５〜
０．１５ｗｔ％、Ｍｎ：０．１０〜０．３５ｗｔ％を有
し、残部がＡｌおよび不可避的な不純物からなるアルミ
ニウム合金を円柱形状に鋳造して得られたビレットを押
出成形し、冷却後に亜時効または過時効に人工時効処理
し、押出材肉厚中央部繊維状組織、両側表層部を略粒状
の再結晶組織からなることを特徴とする衝撃エネルギー
吸収性に優れたアルミニウム合金押出材。 - 【請求項２】 Ｓｉ：０．５〜１．２ｗｔ％、Ｍｇ：
０．４〜０．８ｗｔ％、Ｃｕ：０．２〜０．７ｗｔ％、
Ｚｒ：０．０５〜０．１５ｗｔ％、Ｃｒ：０．０５〜
０．１５ｗｔ％、Ｍｎ：０．１０〜０．３５ｗｔ％、Ｔ
ｉ：０．００５〜０．０５ｗｔ％を有し、残部がＡｌお
よび不可避的な不純物からなるアルミニウム合金を円柱
形状に鋳造して得られたビレットを押出成形し、冷却後
に亜時効または過時効に人工時効処理し、押出材肉厚中
央部繊維状組織、両側表層部を略粒状の再結晶組織から
なることを特徴とする衝撃エネルギー吸収性に優れたア
ルミニウム合金押出材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000175200A JP2001355032A (ja) | 2000-06-12 | 2000-06-12 | 衝撃吸収性に優れたアルミニウム合金押出材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000175200A JP2001355032A (ja) | 2000-06-12 | 2000-06-12 | 衝撃吸収性に優れたアルミニウム合金押出材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001355032A true JP2001355032A (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=18677114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000175200A Pending JP2001355032A (ja) | 2000-06-12 | 2000-06-12 | 衝撃吸収性に優れたアルミニウム合金押出材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001355032A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008213839A (ja) * | 2008-06-12 | 2008-09-18 | Kobe Steel Ltd | 対人保護エネルギー吸収部材用アルミニウム合金押出中空形材 |
| CN103045919A (zh) * | 2012-06-05 | 2013-04-17 | 湖南晟通科技集团有限公司 | 一种6系高强度铝合金及型材制造方法 |
| US9353431B2 (en) | 2011-06-23 | 2016-05-31 | Uacj Corporation | High-strength aluminum alloy material and process for producing the same |
| US9512510B2 (en) | 2011-11-07 | 2016-12-06 | Uacj Corporation | High-strength aluminum alloy and process for producing same |
| US10208370B2 (en) | 2014-01-29 | 2019-02-19 | Uacj Corporation | High-strength aluminum alloy and manufacturing method thereof |
-
2000
- 2000-06-12 JP JP2000175200A patent/JP2001355032A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008213839A (ja) * | 2008-06-12 | 2008-09-18 | Kobe Steel Ltd | 対人保護エネルギー吸収部材用アルミニウム合金押出中空形材 |
| US9353431B2 (en) | 2011-06-23 | 2016-05-31 | Uacj Corporation | High-strength aluminum alloy material and process for producing the same |
| US9512510B2 (en) | 2011-11-07 | 2016-12-06 | Uacj Corporation | High-strength aluminum alloy and process for producing same |
| CN103045919A (zh) * | 2012-06-05 | 2013-04-17 | 湖南晟通科技集团有限公司 | 一种6系高强度铝合金及型材制造方法 |
| US10208370B2 (en) | 2014-01-29 | 2019-02-19 | Uacj Corporation | High-strength aluminum alloy and manufacturing method thereof |
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