JP2003089858A - 微細組織を有するAl−Si系合金材料の製造方法 - Google Patents

微細組織を有するAl−Si系合金材料の製造方法

Info

Publication number
JP2003089858A
JP2003089858A JP2001282304A JP2001282304A JP2003089858A JP 2003089858 A JP2003089858 A JP 2003089858A JP 2001282304 A JP2001282304 A JP 2001282304A JP 2001282304 A JP2001282304 A JP 2001282304A JP 2003089858 A JP2003089858 A JP 2003089858A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alloy
alloy material
fine structure
treatment
manufacturing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001282304A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Oishi
大石  朗
Masakazu Miyaji
正和 宮地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2001282304A priority Critical patent/JP2003089858A/ja
Publication of JP2003089858A publication Critical patent/JP2003089858A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Metal Rolling (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Siを比較的多量に含有する合金の組織を微
細化して超塑性が発現された微細組織を有するAl−S
i系合金材料を安価に製造し得る方法提供する。 【解決手段】 Na,SrおよびCaの群から選ばれる
少なくとも1つを改質元素として含有するAl−Si
系、Al−Si−Cu系、Al−Si−Cu−Mg系ま
たはAl−Si−Cu−Mg−Ni系の合金に鋳込み状
態のままで大きな歪を付与する強加工処理を施すことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微細組織を有する
Al−Si系、Al−Si−Cu系、Al−Si−Cu
−Mg系またはAl−Si−Cu−Mg−Ni系の合金
材料の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、汎用金属をベースに材料プロセス
によって組織を微細化することにより、強度のみならず
十分な靭性が得られことが明らかにされつつある。ま
た、μmレベル以下の結晶粒から構成される組織微細化
された材料では粒界すべりの効果が大きくなり、いわゆ
る超塑性現象が発現しやすいことも知られている。
【0003】このような微細組織を有する金属素材は、
従来、次のような方法により製造していた。まず、合金
溶湯からガスアトマイズ等の急冷凝固法によって微細な
粉体を調製する。つづいて、この微細粉末を缶に封入し
て内部ガスを真空吸引した後にHIP(熱間静水圧プレ
ス)等を施すことによって固化することにより微細組織
を有する金属素材を製造する。
【0004】前記粉体を出発素材として超塑性微細組織
材料を製造する事例は、例えばAl合金系、とりわけ実
用合金の中ではA5083等のAl−Mg系合金、A2
024等のAl−Cu−Mg系合金、A7075等のA
l−Cu−Zn−Mg系、A4032等のAl−Si−
Cu−Mg系合金において報告されている。
【0005】しかしながら、前述した従来の超塑性微細
組織材料の製造方法は粉体を利用して固化するプロセス
が必要で、工程が煩雑になるばかりか、設備が大掛かり
になり、さらに高コストになるため、粉体利用自体が実
用化のネックになっている。
【0006】このような背景から、最近では比較的粗大
な結晶粒から構成されている鋳造材を出発素材としてバ
ルク体のまま微細組織化する技術の開発研究が産学官に
て精力的に進められている。代表的な手法としては制御
破砕成形(BMA;Bulk Mechanical Alloying)法、繰
返し折り重ね圧延(ARB;Accumulative Roll Bondin
g)法、等断面剪断プレス(ECAP;Equal Channel A
ngular Pressing)法、および異周速圧延法等が考案さ
れており、いずれも材料に強い加工を施すことによって
新たな結晶粒界を生じしめている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Al−Si
系、Al−Si−Cu系、Al−Si−Cu−Mg系ま
たはAl−Si−Cu−Mg−Ni系のようなSiを比
較的多量に含有する合金の組織を微細化することにより
超塑性を発現させた微細組織を有するAl−Si系合金
材料を安価に製造し得る方法を提供しようとするもので
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る微細組織を
有するAl−Si系合金材料の製造方法は、Na,Sr
およびCaの群から選ばれる少なくとも1つを改質元素
として含有するAl−Si系、Al−Si−Cu系、A
l−Si−Cu−Mg系またはAl−Si−Cu−Mg
−Ni系の合金に鋳込み状態のままで大きな歪を付与す
る強加工処理を施すことを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
【0010】まず、Al−Si系、Al−Si−Cu
系、Al−Si−Cu−Mg系またはAl−Si−Cu
−Mg−Ni系の合金を溶融し、この溶湯状態でNa,
SrおよびCaの群から選ばれる少なくとも1つを改質
元素として添加した後、鋳造して鋳造材を得る。つづい
て、得られた鋳造材を鋳込み状態のまま、つまり熱処理
することなく、強加工処理を施すことによって、微細組
織を有するAl−Si系合金材料を製造する。
【0011】前記改質元素であるNa,Sr,Caは、
Al−Si系、Al−Si−Cu系、Al−Si−Cu
−Mg系またはAl−Si−Cu−Mg−Ni系の合金
中にNaの場合は0.001〜0.02重量%、Srの
場合は0.003〜0.05重量%、Caの場合は0.
005〜0.02重量%、含有させることが好ましい。
これらの改質元素は、単独でも混合した形態でも用いる
ことができる。前記改質元素の含有量が前記下限値未満
すると、Si共晶を微細粒状にすることが困難になる。
一方、前記改質元素の含有量が前記上限値を超えると、
改質元素の効果が少なくなるばかりか、機械的性質を劣
化させる要因になるおそれがある。
【0012】前記鋳造時の冷却は、0.5℃/sec以
上の速度で行なうことが好ましい。このような条件での
冷却を行なうことにより前記Na,SrおよびCaから
選ばれる少なくとも1つを改質元素として添加すること
による共晶Siサイズの微細化を有効に作用させること
が可能になる。
【0013】前記『熱処理』とは、T4処理(溶体化処
理のみ)、T6処理(溶体化処理+人工時効処理)、T
7処理(溶体化処理+安定化処理)等の溶体化処理を含
むものを意味する。この溶体化処理は、一般に480〜
550℃の範囲で行なわれることが多い。ただし、比較
的低温であっても保持時間が長時間に及ぶ場合、溶体化
処理と同様の効果が生じる。このため、前記強加工処理
前の保持温度は、350℃以下にすることが好ましい。
【0014】前記強加工処理としては、例えば制御破砕
成形(BMA)法、繰返し折り重ね圧延(ARB)法、
等断面剪断プレス(ECAP)法、および異周速圧延法
等を採用することができる。
【0015】以上説明したように、Al−Si系、Al
−Si−Cu系、Al−Si−Cu−Mg系またはAl
−Si−Cu−Mg−Ni系の合金を鋳造することによ
り得られる鋳造材の共晶Siはマトリックス相に対して
化学的に安定に共存する相であり、マトリックス相中に
微細に分散させることにより粒界ピン止めとして作用す
る。一方、前記鋳造材に含有させる改良元素であるN
a,SrおよびCaは前記共晶Siを微細粒状にする効
果を有する。共晶Siは、二次元的には微細粒状である
ものの、三次元的には粒同士が接触状態にあるため、溶
体化処理のような比較的高温で熱処理を行なうと粗大化
し易くなる。
【0016】本発明によれば、前記鋳造材を粗大化の要
因になる溶体化処理を施さずに強加工処理(例えば等断
面剪断プレス(ECAP)法)を施すことによって、粒
同士の連結を断ち切ることができるため、微細化して超
塑性を発現する微細組織を有するAl−Si系合金材料
を安価に製造することができる。
【0017】なお、改良元素としてSbを検討したが、
これは性状が層状、あるいは板状であり、しかもNa,
SrおよびCaと比較して共晶Siの微細化が不十分で
あった。
【0018】
【実施例】以下、好ましい実施例を詳細に説明する。
【0019】(実施例1)主要組成がAl−7.0%S
i−0.37%Mg(AC4C合金相当)、およびAl
−11.6%Si(AC3A合金相当)の合金をそれぞ
れ溶融し、これら溶湯に改質元素であるNa,Srおよ
びCaの群から選ばれる少なくとも1つの元素を添加し
た後、鋳造し、0.5℃/sec以上の冷却速度で冷却
することにより下記表1に示す12種の合金組成の鋳造
材を得た。これら鋳造材のうちの6種について溶体化処
理した後、等断面剪断プレス(ECAP)法により強加
工処理を5回繰り返し、残りの6種の鋳造材について溶
体化処理せずに直接等断面剪断プレス(ECAP)法に
より強加工処理を5回繰り返すことにより12種のAl
−Si合金材料(合金素材)を製造した。
【0020】なお、溶体化処理は520℃で8時間行な
った。また、溶体化処理を施さない場合には鋳造後EC
APまでは室温に保持し、ECAP時の材料温度を30
0℃、繰返し回数は一律5回としたとした。
【0021】得られた各Al−Si合金素材について、
共晶Si粒の平均粒径を測定した。この共晶Si粒の平
均粒径は、ECAP後の合金素材のマトリックス相のみ
を酸溶解し、その溶解残渣濾過物であるSiをレーザ回
折式粒度分布測定装置にかけて定量的に測定することに
より求めた。
【0022】また、得られた各Al−Si合金素材につ
いて超塑性特性を把握するために360〜550℃の温
度範囲、10-4〜100/secの種々の歪速度範囲に
て高温引張試験を行ない、変形応力の歪速度感受性指数
mを求めた。なお、m値は式σ・∝・(dε/dt)m
より導かれるm=∂logσ/∂log(dε/dt)
により求めた。
【0023】これらの結果を下記表1に併記する。
【0024】
【表1】
【0025】前記表1から明らかなようにNa,Srお
よびCaの群から選ばれる少なくとも1つを改質元素と
して含有するAl−Si系合金の鋳造材に溶体化処理を
施すことなく鋳込み状態のままでECAP法のような強
加工処理を施すことにより得られた実施例1〜6の合金
素材では共晶Siサイズが概ね2μm弱と強加工前に溶
体化処理を施すことにより得られた比較例1〜6の合金
素材に比べて小さく、かつm値が0.3を超えているこ
とがわかる。一般に、m値は超塑性の重要なパラメータ
で、m≧0.3で超塑性を発現する。このような本発明
の合金素材が超塑性を発現する効果は、微細粒状の共晶
Siを三次元的に分散させることに起因するものと考え
られる。
【0026】なお、実施例では主たる元素がAlおよび
Siの合金を用いた例について説明したが、改質処理が
効く合金系、すなわちAClA、AC2A等のAl−S
i−Cu系合金、AC1B、AC4B等のAl−Si−
Cu−Mg系合金、AC8A等のAl−Si−Cu−M
g−Ni系合金を用いても同様な効果を発現することが
できる。
【0027】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、A
l−Si系、Al−Si−Cu系、Al−Si−Cu−
Mg系またはAl−Si−Cu−Mg−Ni系のような
Siを比較的多量に含有する合金の組織を微細化するこ
とにより、強度および靭性に優れ、かつ超塑性が発現さ
れた微細組織を有するAl−Si系合金材料を安価に製
造し得る方法を提供できる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 1/00 611 C22F 1/00 611 612 612 630 630A 630B 630K 681 681 685 685 685A 691 691B 692 692A 694 694A

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Na,SrおよびCaの群から選ばれる
    少なくとも1つを改質元素として含有するAl−Si
    系、Al−Si−Cu系、Al−Si−Cu−Mg系ま
    たはAl−Si−Cu−Mg−Ni系の合金に鋳込み状
    態のままで大きな歪を付与する強加工処理を施すことを
    特徴とする微細組織を有するAl−Si系合金材料の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 Naの含有量が0.001〜0.02重
    量%、Srの含有量が0.003〜0.05重量%、C
    aの含有量が0.005〜0.02重量%であることを
    特徴とする請求項1記載の微細組織を有するAl−Si
    系合金材料の製造方法。
  3. 【請求項3】 強加工処理前の保持温度を350℃以下
    とすることを特徴とする請求項1または2記載の微細組
    織を有するAl−Si系合金材料の製造方法。
  4. 【請求項4】 鋳込み時の冷却速度が0.5℃/sec
    以上であることを特徴とする請求項1ないし3いずれか
    記載の微細組織を有するAl−Si系合金材料の製造方
    法。
JP2001282304A 2001-09-17 2001-09-17 微細組織を有するAl−Si系合金材料の製造方法 Pending JP2003089858A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001282304A JP2003089858A (ja) 2001-09-17 2001-09-17 微細組織を有するAl−Si系合金材料の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001282304A JP2003089858A (ja) 2001-09-17 2001-09-17 微細組織を有するAl−Si系合金材料の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003089858A true JP2003089858A (ja) 2003-03-28

Family

ID=19105971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001282304A Pending JP2003089858A (ja) 2001-09-17 2001-09-17 微細組織を有するAl−Si系合金材料の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003089858A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006322032A (ja) * 2005-05-18 2006-11-30 Toyota Central Res & Dev Lab Inc セミソリッド鋳造用アルミニウム合金、並びにアルミ合金鋳物とその製造方法
CN101338381B (zh) * 2007-09-12 2011-05-25 浙江今飞凯达轮毂有限公司 一种铝钛碳锶合金细化剂的制备方法
JP4777775B2 (ja) * 2003-03-10 2011-09-21 有限会社リナシメタリ 金属体の加工方法及び金属体の加工装置
CN112553492A (zh) * 2020-11-23 2021-03-26 西安工业大学 一种用于Al-Si系合金组织细化的细化剂制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4777775B2 (ja) * 2003-03-10 2011-09-21 有限会社リナシメタリ 金属体の加工方法及び金属体の加工装置
US8394214B2 (en) 2003-03-10 2013-03-12 Rinascimetalli Ltd. Method for processing metal body and apparatus for processing metal body
JP2006322032A (ja) * 2005-05-18 2006-11-30 Toyota Central Res & Dev Lab Inc セミソリッド鋳造用アルミニウム合金、並びにアルミ合金鋳物とその製造方法
CN101338381B (zh) * 2007-09-12 2011-05-25 浙江今飞凯达轮毂有限公司 一种铝钛碳锶合金细化剂的制备方法
CN112553492A (zh) * 2020-11-23 2021-03-26 西安工业大学 一种用于Al-Si系合金组织细化的细化剂制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110129640B (zh) 一种增材制造用7000系铝合金线材及其制备方法
EP1778887B1 (en) An al-si-mg-zn-cu alloy for aerospace and automotive castings
JP2730847B2 (ja) 高温クリープ強度に優れた鋳物用マグネシウム合金
JPH05345945A (ja) アルミニウム合金
CN110832093B (zh) 用于添加剂技术的铝合金
JP3335732B2 (ja) 亜共晶Al−Si系合金及びその鋳造法
JPH07268528A (ja) 高強度アルミニウム基合金
WO2013157653A1 (ja) マグネシウム合金及びその製造方法
CA1280626C (en) Powder metallurgy process and product
CA3162766C (en) Powder aluminium material
CN112626376A (zh) 铝合金粉末及其制造方法、铝合金制品及其制造方法
WO2017201403A1 (en) Aluminum alloy compositions and methods of making and using the same
JPH0762479A (ja) 高靱性、高強度アルミニウム合金鋳物
Ajith Kumar et al. Microstructure and mechanical property correlation of Mg-Si alloys
JP6385683B2 (ja) Al合金鋳造物及びその製造方法
EP3342897A2 (en) Engineered aluminum alloy and method of fabricating the same
JP2003089858A (ja) 微細組織を有するAl−Si系合金材料の製造方法
JPH07145440A (ja) アルミニウム合金鍛造素材
JP3283550B2 (ja) 初晶シリコンの最大結晶粒径が10μm以下の過共晶アルミニウム−シリコン系合金粉末の製造方法
JP2848368B2 (ja) 耐摩耗性及び靭性に優れたコンプレッサー部品用アルミ合金の製造方法
JPH0713275B2 (ja) 高強度耐応力腐食割れ性アルミニウム基粉末冶金合金
JP3504917B2 (ja) 自動車エンジンの可動部品およびケーシング部材用のアルミニウム−ベリリウム−シリコン系合金
JP4148801B2 (ja) 切削性に優れた耐摩耗Al−Si系合金及びその鋳造方法
JPH02194142A (ja) 焼結用Al基合金粉末
JP2004052043A (ja) 微細組織を有するAl−Si系合金材料の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040720

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040908

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20041109