JP2003239030A - HIGH-RIGIDITY BORON-CONTAINING Al ALLOY - Google Patents

HIGH-RIGIDITY BORON-CONTAINING Al ALLOY

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JP2003239030A
JP2003239030A JP2002040589A JP2002040589A JP2003239030A JP 2003239030 A JP2003239030 A JP 2003239030A JP 2002040589 A JP2002040589 A JP 2002040589A JP 2002040589 A JP2002040589 A JP 2002040589A JP 2003239030 A JP2003239030 A JP 2003239030A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an Al alloy which can also be manufactured by a low-cost, high-productivity melting/casting method and has excellent mechanical properties, such as strength, toughness and wear resistance, high shear modulus, and improved machinability and plastic workability. <P>SOLUTION: The Al alloy contains, by mass, >1.5 to 20% B. Further, the average size of B-containing compounds having AlB<SB>2</SB>type crystal structure is ≤200 μm, and those having ≤50 μm size among the compounds comprise ≥50% of the whole of the AlB<SB>2</SB>type B-containing compounds by percentage by number. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、優れた強度、靭性
および耐磨耗性を発揮すると共に、剛性率の向上を図る
ことのできるAl合金に関するものであり、殊にこれら
の特性が要求される自動車部品の素材として有用なB含
有Al合金に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an Al alloy that exhibits excellent strength, toughness, and abrasion resistance and can improve the rigidity, and these characteristics are particularly required. The present invention relates to a B-containing Al alloy useful as a material for automobile parts.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、環境保全や燃費向上という観点か
ら自動車の軽量化が進められており、その一環として自
動車用部品の素材に鉄系材料からAl合金材料への移行
が行われつつある。しかしながら、一般的なAl合金で
は、鉄系材料に比べて機械的特性に劣る傾向がある。即
ち、自動車用部品には、強度、靭性および耐摩耗性等の
機械的特性に優れていることは勿論のこと、軽量化およ
び小型化という観点から高い剛性率(応力/歪比)も要
求されるのであるが、通常のAl合金ではこれらの特性
が十分ではないという問題がある。
2. Description of the Related Art In recent years, weight reduction of automobiles has been promoted from the viewpoint of environmental protection and improvement of fuel consumption, and as a part thereof, the transition from iron-based materials to Al alloy materials is being carried out as a material for automobile parts. However, general Al alloys tend to be inferior in mechanical properties to iron-based materials. That is, automobile parts are required not only to have excellent mechanical properties such as strength, toughness and wear resistance, but also to have a high rigidity (stress / strain ratio) from the viewpoint of weight reduction and size reduction. However, there is a problem that these characteristics are not sufficient in a normal Al alloy.

【0003】こうしたことから、自動車用部品として使
用されるAl合金としては、通常Siを比較的多く含有
させることによって上記各特性を満足させることが行わ
れている。即ち、Al−Si系合金では、Siを含有さ
せることによって、熱膨張率の低下や剛性率の向上が図
れると共に、優れた耐摩耗性が発揮できるといわれてい
る。こうしたAl−Si系Al合金としては、A403
2FD(JIS H4140)等の鍛造用Al合金やA
C8AおよびAC9B(JIS H5202)等の鋳物
用Al合金の他、粉末冶金法によるAl−Si合金等が
知られている(例えば、特開平6−158211号)。
しかしながら、これらのAl−Si系Al合金では、い
ずれも下記の様な問題を有しており、自動車用部品の素
材として特性的に十分とは言えないのが実状である。
For these reasons, Al alloys used as automobile parts are usually made to satisfy the above-mentioned characteristics by containing a relatively large amount of Si. That is, in the Al-Si alloy, it is said that by containing Si, the coefficient of thermal expansion can be reduced and the rigidity can be improved, and excellent wear resistance can be exhibited. As such an Al-Si based Al alloy, A403
Al alloy for forging such as 2FD (JIS H4140) and A
In addition to Al alloys for casting such as C8A and AC9B (JIS H5202), Al-Si alloys and the like by the powder metallurgy method are known (for example, JP-A-6-158211).
However, all of these Al-Si based Al alloys have the following problems, and in reality, they cannot be said to be characteristically sufficient as materials for automobile parts.

【0004】上記各Al合金のうち、A4032FDや
AC8Aでは、11〜13%程度のSiの含有によっ
て、耐熱性や強度の点では優れたものとなるのである
が、上記程度のSiの含有では耐摩耗性の点で依然とし
て十分ではない。また、上記AC9Bでは、18〜20
%程度のSiを含むものであり、優れた耐摩耗性を発揮
するものであるが、初晶Si粒子が粗大化することに起
因して、切削工具が早期に摩耗して被削性の点で劣り、
しかも塑性加工性や靭性が却って劣るという問題があ
る。
Among the Al alloys mentioned above, A4032FD and AC8A are excellent in heat resistance and strength by containing about 11 to 13% of Si. It is still insufficient in terms of wear resistance. In addition, in the above AC9B, 18 to 20
% Of Si, which exhibits excellent wear resistance, but due to coarsening of the primary crystal Si particles, the cutting tool wears early and machinability is low. Inferior,
Moreover, there is a problem that plastic workability and toughness are rather poor.

【0005】こうした問題を解決する為に、例えば特開
平6−293933号の様な技術も提案されている。こ
の技術では、合金組成の最適化と共に、合金組織におけ
る初晶Siおよび共晶Si並びにSi析出物の粒径や分
布を制御することによって、溶解鋳造法によって得られ
るAl合金の耐磨耗性、被削性および塑性加工性を大幅
に改善すると共に、優れた強度、靭性および延性を発揮
させるものである。しかしながら、こうしたAl合金を
溶解鋳造法で得るには、その製造条件での制約が多く、
上記の様な御を安定的に行なうことは困難である。
In order to solve such a problem, a technique such as Japanese Patent Laid-Open No. 6-293933 has been proposed. In this technique, the wear resistance of the Al alloy obtained by the melt casting method is controlled by controlling the grain size and distribution of primary crystal Si and eutectic Si and Si precipitates in the alloy structure together with optimization of the alloy composition. It significantly improves machinability and plastic workability, and exhibits excellent strength, toughness, and ductility. However, in order to obtain such an Al alloy by the melt casting method, there are many restrictions in the manufacturing conditions,
It is difficult to perform the above control stably.

【0006】また、上記技術では、初晶Siの粗大化を
防止する為にPを含有させたり、共晶Siの微細化を図
るためにNa,SbおよびSr等の成長抑制元素を含有
させることも示されているが、これらの合金元素は基本
的にAl合金の強度劣化を招くものであり、これらの合
金成分の含有はAl合金の機械的特性を却って劣化させ
ることになる。更に、上記技術では、Si含有化合物の
形態を制御することによってAl合金の特性を発揮させ
るものであるが、Si含有化合物は高温保持時に再固溶
および成長し易く、またその化合物のサイズが変動し易
く、安定的に上記特性を発揮させることができないとい
う欠点がある。
Further, in the above technique, P is contained in order to prevent coarsening of the primary crystal Si, and growth inhibiting elements such as Na, Sb and Sr are contained in order to miniaturize the eutectic Si. Although it is also shown, these alloying elements basically cause the strength deterioration of the Al alloy, and the inclusion of these alloying components rather deteriorates the mechanical properties of the Al alloy. Further, in the above technique, the characteristics of the Al alloy are exhibited by controlling the morphology of the Si-containing compound. However, the Si-containing compound easily re-dissolves and grows at a high temperature, and the size of the compound varies. However, there is a drawback that the above characteristics cannot be stably exhibited.

【0007】一方、粉末冶金法によって製造されたAl
合金では、固溶限以上の多量のSiを含有できるばかり
でなく、Fe,Ni,Mn,Cu,Mg等の合金元素も
広い範囲で含有でき、しかも初晶Siを溶解鋳造法に比
べて非常に小さくできるので、耐熱強度や耐摩耗性を著
しく向上できるという利点を有している。しかしなが
ら、粉末冶金法では原料粉末が高コストであると共に、
その製造工程が多いものであるので溶解鋳造法に比べて
生産性が低いものとなる。
On the other hand, Al produced by powder metallurgy
The alloy can contain not only a large amount of Si above the solid solution limit, but also alloy elements such as Fe, Ni, Mn, Cu, and Mg in a wide range, and moreover, primary crystal Si can be contained in an extremely large amount as compared with the melt casting method. Since it can be made extremely small, it has an advantage that heat resistance strength and wear resistance can be remarkably improved. However, in powder metallurgy, the raw material powder is expensive and
Since there are many manufacturing processes, the productivity is lower than that of the melting and casting method.

【0008】また粉末冶金法を適用した技術として、S
iの代わりに窒素化合物を含有させたAl基複合材料も
提案されており(例えば、特開平6−57363号)、
この複合材料では剛性率の面では優れた特性を発揮する
といえるが、粉末冶金法を適用することによるコスト面
や生産面での不利は避けられず、しかもマトリックス成
分にも焼結助剤を混合しなければならない(Mg,Z
n,Al−Cu−Mgなど)という制約があって汎用性
が低く、極く限られた用途でしか使用できないという問
題がある。
As a technique to which the powder metallurgy method is applied, S
An Al-based composite material containing a nitrogen compound instead of i has also been proposed (for example, JP-A-6-57363),
It can be said that this composite material exhibits excellent properties in terms of rigidity, but the cost and production disadvantages of applying the powder metallurgy method are unavoidable, and moreover, a sintering additive is also mixed in the matrix component. Must be done (Mg, Z
(n, Al-Cu-Mg, etc.), the versatility is low, and there is a problem that it can be used only for extremely limited purposes.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした状況
の下でなされたものであって、その目的は、低コストで
生産性に優れた溶解鋳造法によっても製造することがで
き、強度、靭性および耐摩耗性等の機械的特性に優れて
いることは勿論のこと、高い剛性率を発揮すると共に塑
性加工性をも向上したAl合金を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made under such circumstances, and an object thereof is to be manufactured by a melt casting method which is low in cost and excellent in productivity, and has strength and toughness. In addition to providing excellent mechanical properties such as wear resistance and the like, it is also an object of the present invention to provide an Al alloy exhibiting high rigidity and improved plastic workability.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すること
のできた本発明のホウ素含有Al合金とは、B:1.5
超〜20%を含有すると共に、結晶構造がAlB2型で
あるB含有化合物の平均サイズが200μm以下であ
り、且つ該化合物のうちサイズが50μm以下のもの
が、AlB2型B含有化合物全体に対する個数割合で5
0%以上を占めるものである点に要旨を有するものであ
る。またこのAl合金においては、AlB2型B含有化
合物が、Bを含有する全化合物に対する個数割合で80
%以上を占めるものであることが好ましい。
The boron-containing Al alloy of the present invention which has been able to achieve the above object is B: 1.5.
The average size of the B-containing compound having a crystal structure of AlB 2 type is 200 μm or less and the size of the compound is 50 μm or less based on the entire AlB 2 type B-containing compound. 5 in proportion to the number
The gist is that it occupies 0% or more. Further, in this Al alloy, the AlB 2 type B-containing compound is 80 in terms of the number ratio with respect to all the compounds containing B.
% Or more is preferable.

【0011】本発明のホウ素含有Al合金においては、
基本成分としてBを含有するものであり、他の成分につ
いては特に限定されるものではないが、本発明で適用で
きるAl合金成分系としては下記(a)〜(g)の各種
のものが好ましく、いずれもAlB2型B含有化合物の
分布状態を適切に制御することによって、各種機械的特
性を向上させることができる。
In the boron-containing Al alloy of the present invention,
It contains B as a basic component, and other components are not particularly limited, but the following (a) to (g) are preferable as the Al alloy component system applicable in the present invention. In all cases, various mechanical properties can be improved by appropriately controlling the distribution state of the AlB 2 type B-containing compound.

【0012】(a)Bの他に、Fe:2%以下(0%を
含む)および/またはSi:2%以下(0%を含む)を
含有し(以下、「1000系組成」と呼ぶ)、残部が実
質的にAlからなるA1合金。
In addition to (a) B, Fe: 2% or less (including 0%) and / or Si: 2% or less (including 0%) is contained (hereinafter referred to as "1000 system composition"). , A1 alloy whose balance consists essentially of Al.

【0013】(b)Bの他に、Cu:1.5〜7%を含
有し、必要によって、(i)Mg:1.8%以下(0%を
含まない),Mn:1.2%以下(0%を含まない),
Cr:0.4%以下(0%を含まない),Zr:0.3
%以下(0%を含まない),Zn:0.5%以下(0%
を含まない)およびTi:0.3%以下(0%を含まな
い)よりなる群から選ばれる1種以上や、(ii)Fe:2
%以下(0%を含まない)および/またはSi:2%未
満(0%を含まない)を含有し(以下、「2000系組
成」と呼ぶ)、残部が実質的にAlからなるA1合金。
(B) In addition to B, Cu: 1.5 to 7% is contained, and if necessary, (i) Mg: 1.8% or less (not including 0%), Mn: 1.2% Below (not including 0%),
Cr: 0.4% or less (not including 0%), Zr: 0.3
% Or less (not including 0%), Zn: 0.5% or less (0%
Or not) and Ti: 0.3% or less (not including 0%), or (ii) Fe: 2
% Or less (not including 0%) and / or Si: less than 2% (not including 0%) (hereinafter, referred to as "2000-based composition"), and the balance is Al alloy consisting essentially of Al.

【0014】(c)Bの他に、Mn:0.3〜2%を含
有し、必要によって、(i)Mg:1.8%以下(0%を
含まない),Cu:0.6%以下(0%を含まない)C
r:0.4%以下(0%を含まない),Zr:0.3%
以下(0%を含まない),Zn:0.5%(0%を含ま
ない)およびTi:0.3%以下(0%を含まない)よ
りなる群から選ばれる1種以上や、(ii)Fe:2%以
下(0%を含む)および/またはSi:2%以下(0%
を含まない)を含有し(以下、「3000系組成」と呼
ぶ)、残部が実質的にAlからなるAl合金。
(C) In addition to B, Mn: 0.3 to 2% is contained, and if necessary, (i) Mg: 1.8% or less (not including 0%), Cu: 0.6% Below (not including 0%) C
r: 0.4% or less (not including 0%), Zr: 0.3%
One or more selected from the group consisting of the following (not including 0%), Zn: 0.5% (not including 0%) and Ti: 0.3% or less (not including 0%), or (ii ) Fe: 2% or less (including 0%) and / or Si: 2% or less (0%)
Is not included) (hereinafter referred to as “3000 series composition”), and the balance substantially consists of Al.

【0015】(d)Bの他に、Si:2〜16%を含有
し、必要によって、Mg:11%以下(0%を含まな
い),Cu:5%以下(0%を含まない),Cr:0.
4%以下(0%を含まない),Ni:0.6%(0%を
含まない),Mn:0.6%以下(0%を含まない),
Zr:0.3%以下(0%を含まない),Zn:0.5
%(0%を含まない),Ti:0.3%以下(0%を含
まない)およびFe:2%以下(0%を含まない)より
なる群から選ばれる1種以上を含有し(以下、「400
0系組成」と呼ぶ)、残部が実質的にAlからなるA1
合金。
(D) In addition to B, Si: 2 to 16% is contained, and if necessary, Mg: 11% or less (0% is not included), Cu: 5% or less (0% is not included), Cr: 0.
4% or less (0% is not included), Ni: 0.6% (0% is not included), Mn: 0.6% or less (0% is not included),
Zr: 0.3% or less (not including 0%), Zn: 0.5
% (Not including 0%), Ti: 0.3% or less (not including 0%), and Fe: 2% or less (not including 0%), and at least one selected from the group (hereinafter: , "400
0 composition "), the balance being A1 consisting essentially of Al
alloy.

【0016】(e)Bの他に、Mg:2〜8%を含有
し、必要によって、(i)Cu:0.6%以下(0%を含
まない),Mn:1%以下(0%を含まない),Cr:
0.4%以下(0%を含まない),Zr:0.3%以下
(0%を含まない),Zn:0.5%(0%を含まな
い)およびTi:0.3%以下(0%を含まない)より
なる群から選ばれる1種以上や、(ii)Fe:2%以下
(0%を含まない)および/またはSi:2%以下(0
%を含まない)を含有し(以下、「5000系組成」と
呼ぶ)、残部が実質的にAlからなるAl合金。
(E) In addition to B, Mg: 2 to 8% is contained, and if necessary, (i) Cu: 0.6% or less (not including 0%), Mn: 1% or less (0%) Not included), Cr:
0.4% or less (0% is not included), Zr: 0.3% or less (0% is not included), Zn: 0.5% (0% is not included) and Ti: 0.3% or less ( 1% or more selected from the group consisting of (0% is not included), and (ii) Fe: 2% or less (0% is not included) and / or Si: 2% or less (0)
% Al) (hereinafter referred to as “5000 series composition”), and the balance substantially consists of Al.

【0017】(f)Bの他に、Mg:0.3〜1.5%
およびSi:0.3〜1.5%を含有し、必要によって
Cu:0.6%以下(0%を含まない),Mn:1%以
下(0%を含まない),Cr:0.4%以下(0%を含
まない),Zr:0.3%以下(0%を含まない),Z
n:0.5%(0%を含まない),Ti:0.3%以下
(0%を含まない)およびFe:2%以下(0%を含ま
ない)よりなる群から選ばれる1種以上を含有し(以
下、「6000系組成」と呼ぶ)、残部が実質的にAl
からなるAl合金。
(F) In addition to B, Mg: 0.3 to 1.5%
And Si: 0.3 to 1.5%, if necessary Cu: 0.6% or less (0% is not included), Mn: 1% or less (0% is not included), Cr: 0.4 % Or less (0% is not included), Zr: 0.3% or less (0% is not included), Z
n: 0.5% (not including 0%), Ti: 0.3% or less (not including 0%) and Fe: 2% or less (not including 0%), one or more selected from the group consisting of (Hereinafter referred to as “6000 system composition”), and the balance is substantially Al.
Al alloy consisting of.

【0018】(g)Bの他に、Mg:1〜4%およびZ
n:0.8〜8%を含有し、必要によって、(i)Cu:
3%以下(0%を含まない),Mn:1%以下(0%を
含まない),Cr:0.4%以下(0%を含まない),
Zr:0.3%以下(0%を含まない)およびTi:
0.3%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれ
る1種以上や、(ii) Fe:2%以下(0%を含まな
い)および/またはSi:2%未満(0%を含まない)
を含有し(以下、「7000系組成」と呼ぶ)、残部が
実質的にAlからなるAl合金。
(G) In addition to B, Mg: 1 to 4% and Z
n: 0.8 to 8%, and if necessary, (i) Cu:
3% or less (not including 0%), Mn: 1% or less (not including 0%), Cr: 0.4% or less (not including 0%),
Zr: 0.3% or less (not including 0%) and Ti:
One or more selected from the group consisting of 0.3% or less (not including 0%), and (ii) Fe: 2% or less (not including 0%) and / or Si: less than 2% (0% is not included). Not included)
(Hereinafter, referred to as “7000-based composition”), and the balance substantially consists of Al.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】本発明者らは、各種機械的特性を
改善したAl合金の実現を目指して、これまでの既成概
念に捕われることなく、様々な角度から検討した。その
結果、適切な量のBを含有させると共に、結晶構造がA
lB2型であるB含有化合物(以下、単に「AlB2型B
含有化合物」と呼ぶことがある)の平均サイズや所定サ
イズのB含有化合物の分布割合を適切に制御してやれ
ば、上記目的が見事に達成されることを見出し、本発明
を完成した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors have studied from various angles, aiming at the realization of Al alloys having improved various mechanical properties, without being caught by the existing concepts. As a result, an appropriate amount of B is contained and the crystal structure is A
B-containing compounds that are 1B 2 type (hereinafter, simply referred to as “AlB 2 type B
The present invention has been completed by finding that the above object can be achieved satisfactorily by appropriately controlling the average size of the "containing compound") and the distribution ratio of the B-containing compound having a predetermined size.

【0020】本発明によれば、成分系の制約を受けるこ
となく、剛性率を上げることが可能になるばかりでな
く、通常の溶解鋳造法によっても、化合物サイズと形態
の制御が容易に行うことができ、これによって強度、靭
性および耐摩耗性等の他、被削性および塑性加工性をも
向上したAl合金が生産性良く製造できるのである。
According to the present invention, not only the rigidity can be increased without being restricted by the component system, but also the compound size and morphology can be easily controlled by the usual melt casting method. As a result, an Al alloy having improved machinability and plastic workability in addition to strength, toughness, wear resistance, etc. can be produced with high productivity.

【0021】本発明のAl合金では、上述の如く適切な
量のBを含有させると共に、Bを含有する化合物のうち
特にAlB2型B含有化合物の平均サイズや所定サイズ
のB含有化合物の分布割合を適切に制御するものである
が、まずこれらを規定した理由について説明する。
In the Al alloy of the present invention, an appropriate amount of B is contained as described above, and among the B-containing compounds, particularly the average size of AlB 2 type B-containing compounds and the distribution ratio of B-containing compounds of a predetermined size. Is properly controlled. First, the reason for defining these will be described.

【0022】B:1.5超〜20% Bは、B含有化合物(特にAlB2型B含有化合物)を
形成することによって、Al合金の剛性率を高めると共
に、強度や耐摩耗性を高めるのに有効な元素である。ま
た、こうしたB含有化合物は、高温保持中においてもサ
イズ変化が認められず、高温保持中の剛性率安定化とい
う効果も発揮する。これらの効果を発揮させるために
は、1.5%を超えて含有させる必要がある。しかしな
がら、B含有量が過剰になって20%を超えると、硬く
なり過ぎて被削性や塑性加工性が劣化する。尚、B含有
量の好ましい下限は2%程度であり、好ましい上限は1
9%程度である。
B: more than 1.5 to 20% B forms a B-containing compound (particularly an AlB 2 type B-containing compound), thereby increasing the rigidity of the Al alloy and increasing the strength and wear resistance. Is an effective element. Further, such a B-containing compound does not show a size change even during holding at high temperature, and exhibits the effect of stabilizing the rigidity during holding at high temperature. In order to exert these effects, it is necessary to contain more than 1.5%. However, if the B content becomes excessive and exceeds 20%, it becomes too hard and the machinability and plastic workability deteriorate. The preferable lower limit of B content is about 2%, and the preferable upper limit is 1%.
It is about 9%.

【0023】AlB2型B含有化合物の平均サイズが2
00μm以下 AlB2型B含有化合物は、非常に硬い化合物であるの
で、少量の分散でAl合金の強度や剛性率を向上させる
のに有効な成分である。例えば、AlB2の硬さはビッ
カース硬度Hvで1500〜2000程度であり、Si
相(Hv870〜1350)に比べて強度や剛性率が高
いものとなる。また、このAlB2型B含有化合物は、
高温保持中においてもサイズ変化が認められない安定な
化合物なので、Al合金の熱膨張率の低下という効果を
もたらすことになる。これらの効果によって、Siを多
量に含有させずとも、希望する機械的特性が発揮させる
ことができるばかりか、通常の溶解鋳造法においてもB
含有化合物の形態制御が可能になる。
The average size of the AlB 2 type B-containing compound is 2
The AlB 2 type B-containing compound of 00 μm or less is a very hard compound and is an effective component for improving the strength and rigidity of the Al alloy with a small amount of dispersion. For example, the hardness of AlB 2 is about 1500 to 2000 in terms of Vickers hardness Hv, and
The strength and rigidity are higher than those of the phase (Hv870 to 1350). Further, this AlB 2 type B-containing compound is
Since it is a stable compound in which no size change is observed even during holding at high temperature, it brings about an effect of lowering the thermal expansion coefficient of the Al alloy. Due to these effects, not only a large amount of Si is contained but desired mechanical properties can be exerted, but also B can be obtained even in the usual melt casting method.
The morphology of the contained compound can be controlled.

【0024】そして、上記の効果を発揮させるために
は、上記B含有化合物の平均サイズが200μm以下で
ある必要がある。即ち、このB含有化合物の平均サイズ
が200μmを超えると、上記に機械的特性(特に、延
性や剛性率)が却って劣化することになる。尚、上記B
含有化合物の形態は、塊状、針状あるいは板状等、様々
であるが、本発明における「B含有化合物の平均サイ
ズ」とは、板厚方向や板幅方向にかかわらず、その最長
の寸法の平均値の意味である。
In order to exert the above effects, the average size of the B-containing compound needs to be 200 μm or less. That is, when the average size of the B-containing compound exceeds 200 μm, the mechanical properties (especially ductility and rigidity) are rather deteriorated. The above B
The form of the containing compound is various such as lump, needle or plate, and the "average size of the B-containing compound" in the present invention means the longest dimension of the B-containing compound regardless of the plate thickness direction or the plate width direction. It means the average value.

【0025】サイズが50μm以下のものが、AlB2
型B含有化合物全体に対する個数割合で50%以上 本発明のAl合金において、高い剛性率を確保するため
には、AlB2型B含有化合物のサイズ分布は微細分状
態であることが必要である。こうした観点から、サイズ
が50μm以下のAlB2型B含有化合物が、AlB2
B含有化合物全体に対する個数割合で50%以上とする
必要がある。即ち、この個数割合が、50%未満になる
と、B含有化合物が均一に分散しておらず(B含有化合
物の希薄なマトリックス領域が増加する)、剛性率向上
効果が表われない。
AlB 2 having a size of 50 μm or less
In the Al alloy of the present invention, the size distribution of the AlB 2 -type B-containing compound needs to be in a finely divided state in order to ensure a high rigidity in the Al alloy of the present invention. From this point of view, the AlB 2 type B-containing compound having a size of 50 μm or less needs to be 50% or more in terms of the number ratio with respect to the entire AlB 2 type B-containing compound. That is, when the number ratio is less than 50%, the B-containing compound is not dispersed uniformly (the area of the matrix containing the B-containing compound is increased), and the effect of improving the rigidity cannot be obtained.

【0026】本発明では、形態制御の対象とするB含有
化合物をAlB2型とするものであるが、その理由は次
の通りである。Al合金中のB含有化合物としては、A
lB 2、AlB12、TiB2、CrB、FeB、B23
4C等、様々なものが生成することが予想されるが、
このうちTiB2、CrB、FeB、B23、B4C等で
は通常の溶解鋳造法によっては、凝集し易くなって好ま
しくなく、またAlB 12は粗大化合物であり、被削性や
塑性加工性を却って劣化させることになる。これに対し
て、AlB2型B含有化合物であれば上記した要件を満
足することによって、他の要因に影響されることなく上
記効果が発揮されることになる。
In the present invention, the B-containing material which is the subject of morphology control
Compound is AlB2The reason is as follows.
Is the street. The B-containing compound in the Al alloy is A
LB 2, AlB12, TiB2, CrB, FeB, B2O3,
BFourIt is expected that various things such as C will be generated,
Of these, TiB2, CrB, FeB, B2O3, BFourIn C etc.
Is more likely to agglomerate by the usual melt casting method, which is preferable.
Not bad, AlB 12Is a coarse compound,
It rather deteriorates plastic workability. On the other hand
AlB2If it is a type B-containing compound, it will meet the above requirements.
By adding the above, it is not affected by other factors.
The effect will be exhibited.

【0027】本発明における「AlB2型B含有化合
物」とは、上記のAlB2は勿論のこと、結晶構造が同
じAlB2型であれば、その効果を発揮するので、この
化合物にMg,Mn,Si,Cu,Nb,Cr等の成分
を所定量含有するものも(例えば、0.01〜30原子
%程度)含まれるものである。また、上記効果を発揮さ
せるためには、上記の様なAlB2型B含有化合物は、
B含有化合物中の80%以上となる様に制御することが
好ましい。
The "AlB 2 type B-containing compound" in the present invention exhibits the effect not only of the above AlB 2 but also of the AlB 2 type having the same crystal structure. , Si, Cu, Nb, Cr and the like containing a predetermined amount of components (for example, about 0.01 to 30 atomic%) are also included. In order to exert the above effects, the AlB 2 type B-containing compound as described above is
It is preferable to control so as to be 80% or more of the B-containing compound.

【0028】本発明のAl合金は、基本的に溶解鋳造法
(連続鋳造、半連続鋳造)によって製造することを想定
したものであるが、粉末冶金法によって製造することも
でき、いずれの方法によっても鋳物、圧延材、押し出し
材として有効に利用できるAl合金材料が得られる。但
し、溶解鋳造法の方が、製造工程数や製造コストの面で
有利であり、またその後の圧延、押し出し加工、熱処理
等によってアルミマトリックス合金の組成や固溶状態、
析出状態を制御でき、総合的な特性改善という上で好ま
しい。
The Al alloy of the present invention is basically assumed to be manufactured by a melt casting method (continuous casting, semi-continuous casting), but it can be manufactured by a powder metallurgy method, and any method can be used. Also, an Al alloy material that can be effectively used as a casting, a rolled material, and an extruded material can be obtained. However, the melting and casting method is advantageous in terms of the number of manufacturing steps and manufacturing costs, and the composition and solid solution state of the aluminum matrix alloy due to subsequent rolling, extrusion, heat treatment, etc.
It is preferable in that the precipitation state can be controlled and the overall characteristics are improved.

【0029】本発明におけるB含有化合物は、Al合金
溶湯にBを添加して生成したものの他、原料粉末の段階
で予めB含有化合物の形態にしたものをAl合金溶湯
(またはAl溶湯)に添加したものでも良く、その由来
に限定されない。また、B含有化合物のサイズは、原料
中のB粉末粒子のサイズ、或は予め化合物の形態にした
原料粉末のサイズや、最高溶解温度(即ち、B含有化合
物の溶解保持温度)や保持時間等(溶解鋳造法の場合)
を調整することによって制御することができる。
The B-containing compound in the present invention is formed by adding B to the molten Al alloy, and is also added to the molten Al alloy (or the molten Al) in the form of the compound containing B in the stage of the raw material powder. It may be the one obtained, and is not limited to its origin. The size of the B-containing compound is the size of the B powder particles in the raw material, the size of the raw material powder in the form of the compound in advance, the maximum dissolution temperature (that is, the dissolution holding temperature of the B-containing compound), the holding time, etc. (In case of melt casting)
Can be controlled by adjusting.

【0030】上記最高溶解温度は、B含有化合物を再固
溶させて微細化させる上で重要な要件である。この溶解
温度の最適な範囲はB含有量によって変わり、一概には
規定できないが、一般的にはB含有量が多くなるほど高
温(例えば、B含有量が5%の場合に850℃程度)に
なる傾向がある。但し、原料として使用するB粉末やB
含有化合物粉末の粒子径が小さいほど、低温の溶解温度
で制御することができる。
The above-mentioned maximum melting temperature is an important requirement for re-solidifying the B-containing compound to make it finer. The optimum range of the melting temperature varies depending on the B content and cannot be specified unconditionally, but generally, the higher the B content, the higher the temperature (for example, about 850 ° C. when the B content is 5%). Tend. However, B powder and B used as raw materials
The smaller the particle size of the contained compound powder, the lower the melting temperature can be controlled.

【0031】一方、保持時間に関しては、長時間になる
ほどB含有化合物が成長し易くなって微細粒子の分散状
態を悪化させる傾向があるが、実際の操業に際しては、
昇温時間、成分調整、脱ガス等の処理のためにある程度
の保持時間が必要になってくる。こうした観点からし
て、保持時間は30分以内に収めることが好ましい。
On the other hand, with respect to the holding time, the longer the time, the more easily the B-containing compound grows and the dispersion state of the fine particles tends to deteriorate, but in actual operation,
A certain amount of holding time is required for temperature rising time, component adjustment, degassing and other treatments. From this point of view, the holding time is preferably set within 30 minutes.

【0032】上記の様な製造条件下において、AlB2
型B含有化合物を、Bを含有する化合物中の80%以上
となる様に制御するには、原料粉末の段階で予めAlB
2型B含有化合物の形態にしたものをAl合金溶湯(ま
たはAl溶湯)に添加する場合にはその段階で調整すれ
ば良いが、Al合金溶湯にBを添加してB含有化合物を
生成させる場合には、BがAlに固溶する温度にまで上
げ(例えば、1200〜1300℃程度)、その冷却過
程で晶出させることで生成させれば良い。
Under the above manufacturing conditions, AlB 2
In order to control the content of the type B-containing compound to be 80% or more of the compound containing B, AlB should be previously prepared at the stage of raw material powder.
When adding a type 2 B-containing compound to the molten Al alloy (or molten Al), it may be adjusted at that stage, but when B is added to the molten Al alloy to form the compound containing B For example, B may be generated by raising it to a temperature at which B forms a solid solution with Al (for example, about 1200 to 1300 ° C.) and crystallizing it in the cooling process.

【0033】本発明のホウ素含有Al合金においては、
基本成分としてBを含有するものであり、他の成分につ
いては特に限定されるものではないが、本発明で適用で
きるAl合金成分系としては上記(a)〜(g)に示し
た各成分系(1000〜7000系の各組成)のものが
挙げられる。いずれの成分系においても、Bを含有しな
い場合に比べて強度や剛性率を10%程度高くすること
ができる。これらの成分系における各元素の好ましい範
囲設定理由は下記の通りである。
In the boron-containing Al alloy of the present invention,
It contains B as a basic component, and other components are not particularly limited, but as the Al alloy component system applicable in the present invention, each component system shown in the above (a) to (g) is used. (1000 to 7000 series compositions). In any of the component systems, the strength and rigidity can be increased by about 10% as compared with the case where B is not contained. The reason for setting the preferable range of each element in these component systems is as follows.

【0034】(a)1000系組成[Bの他にFe:2
%以下(0%を含む)および/またはSi:2%以下
(0%を含む)を含有] 1000系組成においては、FeやSiはAl合金中で
Al−Fe系化合物[例えば、Al13FeやAlmFe
(但し、mは正の整数)等]またはAl−Fe−Si系
化合物(例えば、α―AlFeSi等)の種々の晶出物
や析出物を形成し、結晶粒の微細化を図って強度を高め
たり、加工性(圧延、押し出し、引き抜く)を高める作
用を発揮する。また、FeやSi含有させることによっ
て、硬度や成形性を高めることができる他、Siの含有
によって耐食性をも向上させることができる。但し、F
eやSiは、電気伝導性や熱伝導性を高めるという点か
らすれば、これらの成分の含有量をできるだけ少なくし
てAlの純度を高めることが好ましい。これらの観点か
ら、FeやSiは、いずれも2%以下まで含有させるこ
とができる。
(A) 1000 system composition [B: Fe: 2
% Or less (including 0%) and / or Si: 2% or less
(Including 0%)] In the 1000 series composition, Fe and Si are Al-Fe series compounds in the Al alloy [for example, Al 13 Fe and Al m Fe.
(However, m is a positive integer) or the like, or various crystallized substances or precipitates of Al-Fe-Si-based compounds (for example, α-AlFeSi, etc.) are formed to improve the strength by refining the crystal grains. It has the effect of increasing the workability (workability, rolling, extruding, pulling out). Further, by containing Fe or Si, hardness and formability can be enhanced, and also by containing Si, corrosion resistance can be improved. However, F
From the standpoint of enhancing the electrical conductivity and the thermal conductivity of e and Si, it is preferable to increase the purity of Al by reducing the content of these components as much as possible. From these viewpoints, Fe and Si can each be contained up to 2% or less.

【0035】(b)2000系組成(Bの他にCu:
1.5〜7%を含有) 2000系組成において、Cuは時効析出することによ
って、硬化や強度の上昇に寄与する元素である。即ち、
Al−Cu系Al合金において、Cuはα→GPゾーン
→θ’-CuAl2相→θ-CuAl2相という一連の析出
過程において、θ-CuAl2相およびその中間層である
GPゾーンやθ’-CuAl2相を形成し、硬化や強度上
昇効果を発揮する。このような作用を有効に発揮させる
ためいは、Cu含有量は1.5%以上とするのが良い。
Cu含有量のより好ましい下限は1.6%程度であり、
更に好ましくは1.7%以上とするのが良い。一方、C
u含有量が過剰になって、7%を超えると粗大な析出物
を形成して脆くなってしまう。Cu含有量のより好まし
い上限は6.9%程度であり、更に好ましくは6.8%
以下とするのが良い。
(B) 2000-based composition (in addition to B, Cu:
(Containing 1.5 to 7%) In the 2000 type composition, Cu is an element that contributes to hardening and increase in strength due to age precipitation. That is,
In an Al-Cu-based Al alloy, Cu is a θ-CuAl 2 phase and a GP zone which is an intermediate layer and θ ′ in a series of precipitation processes of α → GP zone → θ′-CuAl 2 phase → θ-CuAl 2 phase. -Forms a CuAl 2 phase and exerts hardening and strength increasing effects. In order to effectively exhibit such an action, the Cu content is preferably 1.5% or more.
The more preferable lower limit of the Cu content is about 1.6%,
More preferably, it should be 1.7% or more. On the other hand, C
If the u content becomes excessive and exceeds 7%, coarse precipitates are formed and the material becomes brittle. The more preferable upper limit of the Cu content is about 6.9%, further preferably 6.8%.
The following is good.

【0036】この2000系組成においては、必要によ
って、Mg:1.8%以下(0%を含まない),Mn:
1.2%以下(0%を含まない),Cr:0.4%以下
(0%を含まない),Zr:0.3%以下(0%を含ま
ない),Zn:0.5%以下(0%を含まない)および
Ti:0.3%以下(0%を含まない)よりなる群から
選ばれる1種以上を含有することも有効である。
In this 2000 series composition, Mg: 1.8% or less (not including 0%), Mn:
1.2% or less (0% is not included), Cr: 0.4% or less (0% is not included), Zr: 0.3% or less (0% is not included), Zn: 0.5% or less It is also effective to contain one or more selected from the group consisting of (not containing 0%) and Ti: 0.3% or less (not containing 0%).

【0037】このうち、MgはAl2CuMgやAl16
CuMg4等の化合物が時効析出することによって、強
度や硬度の上昇に寄与する効果を発揮する。特に、Cu
量が少ない範囲では、Mgによる硬化作用が支配的にな
ってくる。しかしながら、Mgの含有量が1.8%を超
えると、粗大な化合物が形成されて脆くなる。尚Mgの
より好ましい上限は1.7%程度である。
Of these, Mg is Al 2 CuMg or Al 16
Aging of a compound such as CuMg 4 exhibits an effect of contributing to an increase in strength and hardness. Especially Cu
When the amount is small, the hardening effect of Mg becomes dominant. However, when the content of Mg exceeds 1.8%, a coarse compound is formed and becomes brittle. The more preferable upper limit of Mg is about 1.7%.

【0038】また、Mn,Cr,ZrおよびTiは、結
晶粒を微細化して強度、延性および靭性等を向上させる
元素である。こうした効果は、その含有量が多くなるに
つれて大きくなるが、含有量が過剰になって上記の範囲
を超えると粗大な化合物が形成されて脆くなってしま
う。尚、これらのより好ましい上限は、Mn:1.1
%、Cr:0.3%、Zr:0.2%、Ti:0.2%
である。
Further, Mn, Cr, Zr and Ti are elements for refining crystal grains to improve strength, ductility and toughness. These effects increase as the content increases, but if the content is excessive and exceeds the above range, a coarse compound is formed and becomes brittle. The more preferable upper limit of these is Mn: 1.1.
%, Cr: 0.3%, Zr: 0.2%, Ti: 0.2%
Is.

【0039】更に、Znは強度の向上に寄与するが、そ
の含有量が過剰になって0.5%を超えると、粗大なA
l−Zn系か化合物が形成されて脆くなってしまう。
尚、Zn含有量のより好ましい上限は0.4%である。
Furthermore, Zn contributes to the improvement of strength, but if the content of Zn exceeds 0.5% and becomes excessive, coarse A
The 1-Zn system or compound is formed and becomes brittle.
The more preferable upper limit of Zn content is 0.4%.

【0040】この2000系組成には、必要によって、
更にFe:2%以下(0%を含まない)および/または
Si:2%以下(0%を含まない)を含有することも有
効である。これらを含有することによって、前記100
0系組成と同様の効果が得られる。特に、Al合金がM
gを含む場合には、Siの含有によって、Mg2Si等
の時効析出物を形成し、硬度上昇に寄与することにな
る。
If necessary, this 2000 series composition has
Further, it is also effective to contain Fe: 2% or less (not including 0%) and / or Si: 2% or less (not including 0%). By containing these, 100
The same effect as the 0-based composition is obtained. In particular, Al alloy is M
When g is included, the inclusion of Si forms an aging precipitate such as Mg 2 Si and contributes to the increase in hardness.

【0041】(c)3000系組成(Bの他にMn:
0.3〜2%を含有) 3000系組成において、Mnは固溶硬化作用および加
工硬化作用を発揮し、強度の上昇に寄与する元素であ
る。こうした作用を発揮させるためには、0.3%以上
含有させるのが良く、より好ましくは0.4%以上含有
させるのが良い。しかしながら、2%を超えて含有させ
ると粗大な析出物を形成して脆くなってしまう。尚、M
n含有量より好ましい上限は1.9%程度であり、更に
好ましくは1.8%以下にするのが良い。
(C) 3000 series composition (in addition to B, Mn:
In the 3000 series composition, Mn is an element that exerts a solid solution hardening action and a work hardening action and contributes to an increase in strength. In order to exert such an effect, it is preferable to contain 0.3% or more, and more preferably 0.4% or more. However, if the content exceeds 2%, coarse precipitates are formed and the material becomes brittle. Incidentally, M
The upper limit more preferable than the n content is about 1.9%, more preferably 1.8% or less.

【0042】この3000系組成においては、必要によ
って、Mg:1.8%以下(0%を含まない),Cu:
0.6%以下(0%を含まない)Cr:0.4%以下
(0%を含まない),Zr:0.3%以下(0%を含ま
ない),Zn:0.5%(0%を含まない)およびT
i:0.3%以下(0%を含まない)よりなる群から選
ばれる1種以上を含有させることも有効である。
In this 3000 series composition, Mg: 1.8% or less (not including 0%), Cu:
0.6% or less (not including 0%) Cr: 0.4% or less (not including 0%), Zr: 0.3% or less (not including 0%), Zn: 0.5% (0 % Not included) and T
It is also effective to contain at least one selected from the group consisting of i: 0.3% or less (not including 0%).

【0043】このうち、Mgは固溶強化して硬化に寄与
するのに有効な元素である。こうした効果はその含有量
が増加するにつれて大きくなるが、Mg含有量が1.8
%を超えると、粗大な化合物が形成されて脆くなる。
尚、Mgのより好ましい上限は、1.7%程度である。
Of these, Mg is an element effective for solid solution strengthening and contributing to hardening. These effects increase as the content increases, but the Mg content is 1.8.
If it exceeds%, a coarse compound is formed and becomes brittle.
The more preferable upper limit of Mg is about 1.7%.

【0044】またCuはAl2CuやAl2CuMg等を
形成して硬化に寄与する寄与する元素である。しかしな
がら、Cu含有量が過剰になって0.6%を超えるとA
2CuMgが粗大になって脆くなる。尚、Cuのより
好ましい上限は、0.5%程度である。
Cu is an element that contributes to hardening by forming Al 2 Cu, Al 2 CuMg and the like. However, when the Cu content becomes excessive and exceeds 0.6%, A
The l 2 CuMg becomes coarse and becomes brittle. The more preferable upper limit of Cu is about 0.5%.

【0045】Cr,ZrおよびTiは、結晶粒を微細化
して強度、延性および靭性等を向上させる元素である。
こうした効果は、その含有量が多くなるにつれて大きく
なるが、含有量が過剰になって上記の範囲を超えると粗
大な化合物が形成されて脆くなってしまう。尚、これら
のより好ましい上限は、Cr:0.3%、Zr:0.2
%、Ti:0.2%である。
Cr, Zr and Ti are elements that refine the crystal grains to improve strength, ductility and toughness.
These effects increase as the content increases, but if the content is excessive and exceeds the above range, a coarse compound is formed and becomes brittle. The more preferable upper limits of these are Cr: 0.3% and Zr: 0.2.
%, Ti: 0.2%.

【0046】Znは強度の向上に寄与するが、その含有
量が過剰になって0.5%を超えると、粗大なAl−Z
n系化合物が形成されて脆くなってしまう。尚、Zn含
有量のより好ましい上限は0.4%である。
Zn contributes to the improvement of strength, but if its content exceeds 0.5% and becomes excessive, coarse Al-Z is produced.
An n-based compound is formed and becomes brittle. The more preferable upper limit of Zn content is 0.4%.

【0047】この3000系組成においても、上記20
00系組成と同様に、必要によって、更にFe:2%以
下(0%を含まない)および/またはSi:2%以下
(0%を含まない)を含有することも有効であり、これ
らを含有することによって、前記2000系組成と同様
の効果が得られる。
Even in this 3000 series composition, the above 20
It is also effective to contain Fe: 2% or less (0% is not included) and / or Si: 2% or less (0% is not included), if necessary, similarly to the 00 system composition. By doing so, the same effect as the 2000-based composition can be obtained.

【0048】(d)4000系組成(Bの他に、Si:
2〜16%を含有) 4000系組成において、Siは初晶Siおよび共晶S
iを形成して強度を増大させ、且つ耐食性を向上させる
のに有効な元素である。こうした効果を発揮させるため
には、2%以上含有させるのが良く、より好ましくは5
%以上含有させるのが良い。しかしながら、16%を超
えて含有さると初晶Siが80μm近くにまで過大に粗
大化し、被削性や塑性加工性、および靭性、延性を阻害
することになる。
(D) 4000 series composition (in addition to B, Si:
2 to 16% included) In the 4000 series composition, Si is primary crystal Si and eutectic S
It is an element effective for forming i to increase the strength and improve the corrosion resistance. In order to exert such effects, it is preferable to contain 2% or more, more preferably 5%.
It is better to contain at least%. However, if the content exceeds 16%, the primary crystal Si is excessively coarsened up to near 80 μm and machinability, plastic workability, toughness and ductility are impaired.

【0049】この4000系組成においては、必要によ
って、Mg:11%以下(0%を含まない),Cu:5
%以下(0%を含まない),Cr:0.4%以下(0%
を含まない),Ni:0.6%(0%を含まない),M
n:0.6%以下(0%を含まない),Zr:0.3%
以下(0%を含まない),Zn:0.5%(0%を含ま
ない),Ti:0.3%以下(0%を含まない)および
Fe:2%以下(0%を含まない)よりなる群から選ば
れる1種以上を含有することも有効である。
In this 4000 series composition, Mg: 11% or less (not including 0%), Cu: 5 if necessary.
% Or less (not including 0%), Cr: 0.4% or less (0%
, Ni: 0.6% (0% is not included), M
n: 0.6% or less (not including 0%), Zr: 0.3%
Below (not including 0%), Zn: 0.5% (not including 0%), Ti: 0.3% or less (not including 0%) and Fe: 2% or less (not including 0%) It is also effective to contain one or more selected from the group consisting of

【0050】このうちMgは、固溶強化、析出強化に寄
与し、強度および硬度を向上させるのに有効な元素であ
る。こうした効果はその含有量が増加するにつれて増大
するが、過剰になって11%を超えると耐食性に悪影響
が現れると共に、Al合金の鍛造性も劣化する。
Of these, Mg is an element that contributes to solid solution strengthening and precipitation strengthening and is effective in improving strength and hardness. Such an effect increases as the content thereof increases, but if it exceeds 11% by excess, the corrosion resistance is adversely affected and the forgeability of the Al alloy deteriorates.

【0051】Cuは、固溶強化によって耐力および硬度
を増大させ、時効処理によって耐摩耗性および疲労強度
を改善するのに有効な元素である。こうした効果は、そ
の含有量が増加するにつれて増大するが、過剰になって
5%を超えると鍛造性や耐食性が劣化することになる。
尚、上記効果を発揮させるためのCuのより好ましい下
限は0,5%である。
Cu is an element effective in increasing the yield strength and hardness by solid solution strengthening and improving the wear resistance and fatigue strength by aging treatment. Such an effect increases as the content thereof increases, but if the content is excessive and exceeds 5%, the forgeability and the corrosion resistance deteriorate.
The more preferable lower limit of Cu for exerting the above effect is 0.5%.

【0052】Niは、析出物を形成し、その含有量の増
加に伴って耐熱性および耐焼付き性の改善に有効な元素
である。こうした効果は、その含有量が増加するにつれ
て増大するが、過剰になって0.5%を超えると針状粗
大析出物を多量が析出し、鍛造性、強度、靭性等が著し
く低下することになる。
Ni is an element that forms a precipitate and is effective in improving heat resistance and seizure resistance as the content of Ni increases. Such an effect increases as the content thereof increases, but when the content exceeds 0.5%, a large amount of coarse needle-like precipitates are deposited, and the forgeability, strength, toughness, etc. are significantly reduced. Become.

【0053】Mnは、Fe析出物やAl−Fe−Si系
析出物の形状を球状化且つ微細化して疲労強度を改善す
るのに有効な元素であるが、0.5%を超えて含有させ
ても鍛造性および靭性を劣化させることになる。
Mn is an element effective for improving the fatigue strength by making the shape of Fe precipitates or Al-Fe-Si based precipitates spherical and fine, but if contained in excess of 0.5%. However, this will deteriorate the forgeability and toughness.

【0054】Feは、Niと同様に析出物を形成して、
その含有量の増加に伴って耐熱強度および耐焼付き性を
改善するのに有効な元素である。こうした効果は、その
含有量が増加するにつれて増大するが、過剰になって2
%を超えると、組織の不均一が進行して延性や被削性が
損なわれることになる。
Fe forms precipitates similarly to Ni,
It is an element effective in improving heat resistance and seizure resistance with an increase in its content. Such an effect increases as its content increases, but becomes too much.
If it exceeds%, the nonuniformity of the structure will progress and the ductility and machinability will be impaired.

【0055】(e)5000系組成(Bの他に、Mg:
2〜8%を含有) 5000系組成においては、Mgは固溶強化作用および
加工硬化作用を発揮し、強度を高めるのに有用な元素で
ある。このような効果を発揮させるためには、Mgは2
%以上含有させるのが良い。Mg含有量のより好ましい
下限は3%であり、更に好ましくは4%以上含有させる
のが良い。しかしながら、Mg含有量が過剰になって8
%を超えると延性が低下し、耳割れや表面割れ等を生じ
て圧延等の加工処理が困難になる。Mg含有量のより好
ましい上限は7%程度であり、更に好ましくは6%以下
とするのが良い。
(E) 5000-based composition (in addition to B, Mg:
In a 5000-based composition, Mg exerts a solid solution strengthening action and a work hardening action, and is a useful element for increasing strength. In order to exert such an effect, Mg is 2
It is better to contain at least%. The more preferable lower limit of the Mg content is 3%, and more preferably 4% or more. However, when the Mg content becomes excessive, 8
If it exceeds%, the ductility is lowered, and cracks such as edge cracks and surface cracks occur, making it difficult to perform processing such as rolling. A more preferable upper limit of the Mg content is about 7%, and further preferably 6% or less.

【0056】この5000系組成においては、必要によ
って、Cu:0.6%以下(0%を含まない),Mn:
1%以下(0%を含まない),Cr:0.4%以下(0
%を含まない),Zr:0.3%以下(0%を含まな
い),Zn:0.5%(0%を含まない)およびTi:
0.3%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれ
る1種以上を含有させることも有効であり、これらはい
ずれもAl合金の機械的特性(強度、延性、靭性、硬度
等)の向上に寄与する。
In this 5000 series composition, Cu: 0.6% or less (not including 0%), Mn:
1% or less (not including 0%), Cr: 0.4% or less (0
%), Zr: 0.3% or less (0% is not included), Zn: 0.5% (0% is not included) and Ti:
It is also effective to contain one or more selected from the group consisting of 0.3% or less (not including 0%), and all of these are mechanical properties of the Al alloy (strength, ductility, toughness, hardness, etc.). Contribute to the improvement of.

【0057】このうちCuは、Al2CuMgを形成し
て硬化に寄与する。こうした効果は、その含有量が増加
するにつれて増大するが、過剰になって0.6%を超え
るとAl2CuMgが粗大になって脆くなる。尚、Cu
含有量の好ましい上限は0.5%程度である。
Of these, Cu forms Al 2 CuMg and contributes to hardening. Such an effect increases as the content thereof increases, but when the content is excessive and exceeds 0.6%, Al 2 CuMg becomes coarse and becomes brittle. Cu
The preferable upper limit of the content is about 0.5%.

【0058】またMn,Cr,ZrおよびTiは結晶粒
を微細化して、強度や靭性を向上させるのに有効な元素
である。これらの効果は、夫々の含有量が増加するにつ
れて増大するが、過剰になって上記範囲を超えると粗大
な化合物が形成されて脆くなる。これらの元素のより好
ましい上限は、Mn:0.9%、Cr:0.3%、Z
r:0.2%、Ti:0.2%である。
Mn, Cr, Zr and Ti are effective elements for refining crystal grains and improving strength and toughness. These effects increase as the respective contents increase, but if the contents are excessive and exceed the above range, a coarse compound is formed and becomes brittle. The more preferable upper limits of these elements are: Mn: 0.9%, Cr: 0.3%, Z
r: 0.2% and Ti: 0.2%.

【0059】更に、Znは強度の向上に寄与する元素で
あり、その効果は含有量が増加するにつれて増大する
が、過剰になって0.5%を超えると、粗大なAl−Z
n系化合物が形成されて脆くなる。尚、この5000系
組成において、Znのより好ましい上限は0.4%程度
である。
Further, Zn is an element that contributes to the improvement of strength, and its effect increases as the content increases, but if it exceeds 0.5% and becomes excessive, coarse Al-Z is produced.
An n-type compound is formed and becomes brittle. In this 5000 series composition, the more preferable upper limit of Zn is about 0.4%.

【0060】またこの5000系組成においても、上記
2000系組成や3000系組成と同様に、必要によっ
て、更にFe:2%未満(0%を含まない)および/ま
たはSi:2%未満(0%を含まない)を含有すること
も有効であり、これらを含有することによって、前記2
000系組成と同様の効果が得られる。
Also in this 5000 series composition, Fe: less than 2% (not including 0%) and / or Si: less than 2% (0%) as necessary, as in the above 2000 series composition and 3000 series composition. It is also effective to include the above), and by containing these, the above 2
The same effect as the 000-based composition is obtained.

【0061】(f)6000系組成(Bの他に、Mg:
0.3〜1.5%およびSi:0.3〜1.5%を含
有) 6000系組成においては、MgおよびSiはMg2
iを形成して硬化に寄与する。このような効果を発揮さ
せるためには、夫々0.3%以上含有させるのが良く、
これより少なくなると強度不足を招くことになる。しか
しながら、いずれも1.5%を超えて過剰に含有される
と、粗大な化合物が形成されて脆くなる。尚、これらの
元素のより好ましい下限は0.4%であり、更に好まし
くは0.5%以上とするのが良い。またより好ましい上
限は、1.4%であり、更に好ましくは1.3%以下と
するのが良い。
(F) 6000 series composition (in addition to B, Mg:
0.3-1.5% and Si: 0.3-1.5%
Existence) In the 6000 series composition, Mg and Si are Mg 2 S
i is formed to contribute to curing. In order to exert such effects, it is preferable to contain each of them by 0.3% or more,
If it is less than this, the strength becomes insufficient. However, if both are excessively contained in excess of 1.5%, a coarse compound is formed and becomes brittle. The more preferable lower limit of these elements is 0.4%, and more preferably 0.5% or more. A more preferable upper limit is 1.4%, and a further preferable upper limit is 1.3%.

【0062】この6000系組成には、必要によってC
u:0.6%以下(0%を含まない),Mn:1%以下
(0%を含まない),Cr:0.4%以下(0%を含ま
ない),Zr:0.3%以下(0%を含まない),Z
n:0.5%(0%を含まない),Ti:0.3%以下
(0%を含まない)およびFe:2%以下よりなる群か
ら選ばれる1種以上を含有することも有効であり、これ
らを含有させることによって上記5000系組成と同様
の効果が発揮される。
If necessary, the 6000 series composition has C
u: 0.6% or less (0% is not included), Mn: 1% or less (0% is not included), Cr: 0.4% or less (0% is not included), Zr: 0.3% or less (Not including 0%), Z
It is also effective to contain one or more selected from the group consisting of n: 0.5% (not including 0%), Ti: 0.3% or less (not including 0%) and Fe: 2% or less. Therefore, by containing these, the same effect as that of the 5000-based composition is exhibited.

【0063】(g)7000系組成(Bの他に、Mg:
1〜4%およびZn:0.8〜8%を含有) 7000系組成において、MgおよびZnは、Mg3
3Al2やMgZn2若しくはこの準安定相であるη’
層などの化合物を形成することによって硬化に寄与する
と共に、強度向上作用を発揮するのに有効な元素であ
る。即ち、これらの元素は、所定の熱処理(後記実施例
参照)を施すと時効析出し、これによって450MPa
以上の引張り強度が得られることになる。
(G) 7000-based composition (in addition to B, Mg:
1 to 4% and Zn: 0.8 to 8% included) In the 7000 series composition, Mg and Zn are Mg 3 Z.
n 3 Al 2 or MgZn 2 or its metastable phase η '
It is an element that contributes to curing by forming a compound such as a layer and is effective for exerting a strength improving action. That is, these elements are aged when subjected to a predetermined heat treatment (see Examples below), which results in 450 MPa.
The above tensile strength can be obtained.

【0064】こうした効果を発揮させるためには、Mg
で1%以上、Znで0.8%以上含有させることが好ま
しい。より好ましい下限はMgで1.1%、Znで0.
9%であり、更に好ましくはMgで1.2%以上、Zn
で1.0%以上とするのが良い。しかしながら、これら
の元素が過剰になってMgで4%、Znで8%を超える
と、粗大なAl−Zn系化合物が形成されて脆くなるば
かりか、耐応力腐食割れ性も低下することになる。より
好ましい上限は、Mgで3.9%、Znで7.9%、更
に好ましくはMgで3.8%以下、Znで7.8%以下
とするのが良い。
In order to exert such effects, Mg
1% or more, and Zn is preferably 0.8% or more. More preferable lower limits are 1.1% for Mg and 0.1% for Zn.
9%, more preferably 1.2% or more in Mg, Zn
Therefore, it is better to set it to 1.0% or more. However, if these elements become excessive and Mg exceeds 4% and Zn exceeds 8%, not only coarse Al—Zn-based compounds are formed and they become brittle, but also stress corrosion cracking resistance decreases. . A more preferable upper limit is 3.9% for Mg, 7.9% for Zn, and further preferably 3.8% or less for Mg and 7.8% or less for Zn.

【0065】この7000系組成においては、Cu:3
%以下(0%を含まない),Mn:1%以下(0%を含
まない),Cr:0.4%以下(0%を含まない),Z
r:0.3%以下(0%を含まない)およびTi:0.
3%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれる1
種以上を含有させることも有効である。
In this 7000 series composition, Cu: 3
% Or less (0% is not included), Mn: 1% or less (0% is not included), Cr: 0.4% or less (0% is not included), Z
r: 0.3% or less (not including 0%) and Ti: 0.
1 selected from the group consisting of 3% or less (not including 0%)
It is also effective to contain more than one species.

【0066】このうちCuは、Al2CuMg2やAl2
Cu等の化合物を形成して硬化に寄与する。Cu含有量
が3%以下であると、これらの化合物は固溶している
が、3%を超えると、時効硬化熱処理を行った際に高温
での過飽和度が大きくなって,粗大な化合物が形成し易
くなる。こうした観点から、Cuを含有させるときには
3%以下とするのが良く、より好ましいは2.9%以下
とするのが良い。
Of these, Cu is Al 2 CuMg 2 or Al 2
It forms a compound such as Cu and contributes to curing. When the Cu content is 3% or less, these compounds are in solid solution, but when the Cu content is more than 3%, the supersaturation degree at high temperature becomes large when the age hardening heat treatment is performed, and a coarse compound is formed. It becomes easy to form. From this point of view, when Cu is contained, the content is preferably 3% or less, and more preferably 2.9% or less.

【0067】一方、Mn,Cr,ZrおよびTiは、上
記5000系組成の場合と同様に、結晶粒の微細化を達
成して強度、靭性、延性等を向上させるのに有効な元素
である。またMn,Cr,ZrおよびTiは結晶粒を微
細化して、強度や靭性を向上させるのに有効な元素であ
る。これらの効果は、夫々の含有量が増加するにつれた
増大するが、過剰になって上記範囲を超えると粗大な化
合物が形成されて脆くなる。これらの元素のより好まし
い上限は、Mn:0.9%、Cr:0.3%、Zr:
0.2%、Ti:0.2%である。
On the other hand, Mn, Cr, Zr, and Ti are effective elements for achieving the refinement of crystal grains and improving the strength, toughness, ductility, etc., as in the case of the 5000 series composition. Further, Mn, Cr, Zr and Ti are effective elements for refining crystal grains and improving strength and toughness. These effects increase as the respective contents increase, but when the contents are excessive and exceed the above range, a coarse compound is formed and becomes brittle. More preferable upper limits of these elements are Mn: 0.9%, Cr: 0.3%, Zr:
0.2% and Ti: 0.2%.

【0068】またこの7000系組成においても、上記
2000系、3000系、5000系の各組成と同様
に、必要によって、更にFe:2%以下(0%を含まな
い)および/またはSi:2%以下(0%を含まない)
を含有することも有効であり、これらを含有することに
よって、前記2000系組成と同様の効果が得られる。
Also in this 7000-series composition, Fe: 2% or less (not including 0%) and / or Si: 2%, if necessary, as in the above 2000-series, 3000-series and 5000-series compositions. Below (not including 0%)
It is also effective to contain the above, and by containing these, the same effect as the 2000 type composition can be obtained.

【0069】本発明の各系のAl合金においては、上記
成分の他は実質的にAlからなるものである。ここで、
「実質的にAlからなる」とは、Al以外にも微量成分
を含み得ることを意味し、こうした成分を含むものも本
発明の技術的範囲に含まれるものである。こうした微量
成分としては、P,Na,Sb,Sr,Ni等の許容成
分や、V,Be,Ga,Sn,Ca,Sr,Co等の不
可避不純物が挙げられる。
In the Al alloys of the respective systems of the present invention, other than the above-mentioned components, they are substantially composed of Al. here,
“Substantially consisting of Al” means that a trace amount component may be contained in addition to Al, and a substance containing such a component is also included in the technical scope of the present invention. Examples of such trace components include permissible components such as P, Na, Sb, Sr, and Ni, and inevitable impurities such as V, Be, Ga, Sn, Ca, Sr, and Co.

【0070】以下、実施例によって本発明の作用・効果
をより具体的に示すが、下記実施例は本発明を限定する
性質のものではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更
することはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるもの
である。
The operation and effects of the present invention will be more specifically described below with reference to the examples, but the following examples are not of the nature limiting the present invention, and the design may be changed without departing from the spirit of the preceding and the following. Both are included in the technical scope of the present invention.

【0071】[0071]

【実施例】下記表1、2に示す各化学成分組成のAl合
金鋳塊を真空・溶解鋳造法によって作製した。このとき
AlB2型B含有化合物のサイズ分布の影響を確認する
ために、下記表3に示す粒子径のB含有原料を用いると
共に、最高溶解温度および保持時間を調整し、AlB2
型B含有化合物のサイズを制御した。このとき、13
3.3Pa以下のAr雰囲気下で溶解し、真空中、イン
ゴットケースで鋳造してインゴットとした。また、鋳造
後の詳細な製造条件は、各合金系に応じて下記の様に変
えて行った。
[Example] An Al alloy ingot having each chemical composition shown in Tables 1 and 2 below was produced by a vacuum / melting casting method. At this time, in order to confirm the influence of the size distribution of the AlB 2 type B-containing compound, the B-containing raw material having the particle size shown in Table 3 below was used, and the maximum melting temperature and the holding time were adjusted to obtain AlB 2
The size of the type B containing compound was controlled. At this time, 13
It was melted in an Ar atmosphere of 3.3 Pa or less and cast in an ingot case in a vacuum to obtain an ingot. The detailed production conditions after casting were changed as follows according to each alloy system.

【0072】各Al合金の鋳造後の詳細な製造条件 (1)No.1〜14(1000系組成) 上記インゴットを表面面削してから均熱処理(540
℃)し、更に熱間圧延を開始温度540℃で行ない、厚
さ:10mmの板材を製造した。 (2)No.15〜18(2000系組成) 上記インゴットを表面面削してから均熱処理(490
℃、24時間)し、更に熱間圧延を開始温度450℃で
行ない、厚さ:10mmの板材を製造した。その後、T
6処理(500℃で1時間の溶体化処理および180℃
で10時間の時効処理)を施した。 (3)No.19〜22(3000系組成) 上記インゴットを表面面削してから均熱処理(570
℃、10時間)し、更に熱間圧延を開始温度570℃で
行ない、厚さ:10mmの板材を製造した。その後、焼
鈍処理(200℃で1時間)を施した。 (4)No.23〜26(4000系組成) 鋳造して押し出し用ビレットを作製し、420℃で1時
間加熱し、外径:60mmの丸棒に押し出した後、48
0℃で1時間加熱後、水冷して焼き入れした。その後、
更に170〜180℃にて6時間の焼戻しを行なった。 (5)No.27〜30(5000系組成) 上記インゴットを表面面削してから均熱処理(490
℃、24時間)し、更に熱間圧延を開始温度500℃で
行ない、厚さ:10mmの板材を製造した。その後、T
4処理(530℃で1時間の溶体化処理および150℃
で2時間の安定化処理)を施した。 (6)No.31〜34(6000系組成) 上記インゴットを表面面削してから均熱処理(550
℃、8時間)し、更に熱間圧延を開始温度500℃で行
ない、厚さ:10mmの板材を製造した。その後、T6
処理(530℃で1時間の溶体化処理および180℃で
24時間の時効処理)を施した。 (7)No.35〜38(7000系組成) 上記インゴットを表面面削してから均熱処理(480
℃、24時間)し、更に熱間圧延を開始温度480℃で
行ない、厚さ:10mmの板材を製造した。その後、T
6処理(480℃で1時間の溶体化処理および180℃
で24時間の時効処理)を施した。
Detailed manufacturing conditions after casting of each Al alloy (1) No. 1 to 14 (1000 system composition) The surface of the above ingot was ground and then soaked (540
C.) and further hot rolling was performed at a starting temperature of 540 ° C. to manufacture a plate material having a thickness of 10 mm. (2) No. 15-18 (2000-based composition) The surface of the ingot is ground and then soaked (490
C., 24 hours), and further hot rolling was performed at a starting temperature of 450.degree. C. to manufacture a plate material having a thickness of 10 mm. Then T
6 treatments (1 hour solution treatment at 500 ° C and 180 ° C
Aging treatment for 10 hours). (3) No. 19-22 (3000 series composition) After soaking the surface of the ingot, soaking (570
C., 10 hours), and further hot rolling was performed at a starting temperature of 570.degree. C. to manufacture a plate material having a thickness of 10 mm. Then, an annealing treatment (200 ° C. for 1 hour) was performed. (4) No. 23 to 26 (4000 series composition) Casting to prepare a billet for extrusion, heating at 420 ° C for 1 hour, and extruding into a round bar having an outer diameter of 60 mm, then 48
After heating at 0 ° C. for 1 hour, it was cooled with water and quenched. afterwards,
Further, tempering was performed at 170 to 180 ° C. for 6 hours. (5) No. 27-30 (5000-based composition) After surface-polishing the above ingot, soaking (490
C., 24 hours) and further hot rolling was performed at a starting temperature of 500.degree. C. to manufacture a plate material having a thickness of 10 mm. Then T
4 treatments (solution treatment at 530 ° C for 1 hour and 150 ° C
For 2 hours). (6) No. 31-34 (6000 series composition) After soaking the surface of the ingot, soaking (550
C., 8 hours), and further hot rolling was performed at a starting temperature of 500.degree. C. to manufacture a plate material having a thickness of 10 mm. Then T6
A treatment (solution treatment at 530 ° C. for 1 hour and aging treatment at 180 ° C. for 24 hours) was performed. (7) No. 35-38 (7000 series composition) The surface of the ingot is ground and then soaked (480
C., 24 hours), and further hot rolling was performed at a starting temperature of 480 ° C. to manufacture a plate material having a thickness of 10 mm. Then T
6 treatments (1 hour solution treatment at 480 ° C and 180 ° C
24 hours of aging treatment).

【0073】[0073]

【表1】 [Table 1]

【0074】[0074]

【表2】 [Table 2]

【0075】[0075]

【表3】 [Table 3]

【0076】得られたAl基合金板材について、下記の
項目について調査した。
The Al-based alloy sheet material thus obtained was investigated for the following items.

【0077】[B含有化合物の評価方法] (試料調整)上記により得られたアルミニウム合金板を
エミリー紙で約0.05〜0.1mmまで研磨した後、
3μmおよび1μm粗さのバフ研磨を行った。ここで、
バフ研磨液にはOPU(ストルアス社製)を用いた。こ
の様にして調製した板試料を用いて、下記の化合物分散
状態の観察およびAl合金の特性評価を行った。
[Method for evaluating B-containing compound] (Preparation of sample) The aluminum alloy plate obtained above was polished to a thickness of about 0.05 to 0.1 mm with Emily paper, and then,
Buffing with roughness of 3 μm and 1 μm was performed. here,
OPU (made by Struers) was used as the buffing liquid. Using the plate sample thus prepared, the following compound dispersion state was observed and the characteristics of the Al alloy were evaluated.

【0078】(B含有化合物の形態の確認)X線回折法
によって化合物の形態(AlB2型)の存在を確認し
た。
(Confirmation of Form of B-Containing Compound) The presence of the form of the compound (AlB 2 type) was confirmed by X-ray diffractometry.

【0079】(金属間化合物の分散度)電界放出型走査
電子顕微鏡(「S4500型FE−SEM」:日立製作
所製)を用いて、1000倍で、約100μm×100
μm程度の視野で観察した。このとき、反射電子による
観察を行うと、各金属間化合物が明瞭に観察できるので
好ましく、これによって約0.05μmレベル以上の金
属間化合物の存在状態を観察することができる。
(Dispersion of Intermetallic Compound) Using a field emission scanning electron microscope (“S4500 type FE-SEM”: manufactured by Hitachi Ltd.), 1000 times magnification, about 100 μm × 100.
It was observed in a visual field of about μm. At this time, it is preferable to observe with backscattered electrons because each intermetallic compound can be clearly observed, and thereby the existence state of the intermetallic compound at a level of about 0.05 μm or more can be observed.

【0080】(B含有化合物の同定)上記電界放出型走
査電子顕微鏡に付随のSEM−EDX(「EMAX−7
000型EDX」:HORIBA製作所製)を用いて、
化合物中のBの存在を確認した。
(Identification of B-Containing Compound) SEM-EDX ("EMAX-7" attached to the above-mentioned field emission scanning electron microscope.
000 type EDX ": manufactured by HORIBA Ltd.)
The presence of B in the compound was confirmed.

【0081】(B含有化合物のサイズ、分布、個数割合
の解析)上記の様にして観察されたB含有化合物分布の
画像を用いて、画像解析にて評価した。このときの画像
解析のソフトウェアには「Image−Pro Plu
s」(MEDIA CYBERNETICS社製)を用
いた。そのサイズは、数0.01μmレベルから数μm
まで様々であるが、本発明によって制御した合金の特徴
を定量的に規定できる範囲として、最小平均サイズが
0.05μm以上の化合物を対象に解析を行った。従っ
て、本発明で規定するB含有化合物の分散度は、上記電
界放出型走査電子顕微鏡で観察できるサイズ以上の化合
物を対象とするものである。
(Analysis of Size, Distribution, and Number Ratio of B-Containing Compound) The image of the B-containing compound distribution observed as described above was evaluated by image analysis. The image analysis software at this time is "Image-Pro Plu
s ”(manufactured by MEDIA CYBERNETICS). The size ranges from several 0.01 μm level to several μm
However, as a range in which the characteristics of the alloy controlled by the present invention can be quantitatively defined, compounds having a minimum average size of 0.05 μm or more were analyzed. Therefore, the dispersity of the B-containing compound defined in the present invention is intended for the compound having a size not smaller than that which can be observed by the field emission scanning electron microscope.

【0082】(強度、伸び、剛性率の測定)最終的に加
工した板または押し出し材から、引張り試験片(JIS
13号試験片)を切り出し、引張り試験(JIS Z
2241)を行なうことにより、室温強度、および伸び
を測定した。また、引張り試験から、弾性係数(剛性
率)を測定した。
(Measurement of Strength, Elongation and Rigidity) From the finally processed plate or extruded material, a tensile test piece (JIS
No. 13 test piece is cut out and subjected to a tensile test (JIS Z
2241) to measure room temperature strength and elongation. Moreover, the elastic modulus (rigidity) was measured from the tensile test.

【0083】(線膨張係数の測定)圧縮荷重試験法によ
って、室温、50〜300℃(50℃間隔)で測定し、
線膨張係数を評価した。
(Measurement of linear expansion coefficient) The compression load test method was performed at room temperature at 50 to 300 ° C. (interval of 50 ° C.),
The coefficient of linear expansion was evaluated.

【0084】(耐摩耗性の評価方法)大越式回転円盤に
よる試験によって評価した。この試験は、回転する円盤
(相手材)の側面で所定の荷重Pを負荷しつつ試験片表
面を摩擦し、その比摩耗量で耐摩耗性を評価するもので
ある。このときの条件は、下記の通りである。 相手材:鋳鉄 荷重P:2.1kg 摩擦速度V:0.1m/s
(Evaluation Method of Abrasion Resistance) Evaluation was carried out by a test using an Ogoshi type rotating disk. In this test, the surface of the test piece is rubbed while a predetermined load P is applied on the side surface of the rotating disk (counterpart material), and the wear resistance is evaluated by the specific wear amount. The conditions at this time are as follows. Counterpart material: Cast iron load P: 2.1 kg Friction speed V: 0.1 m / s

【0085】このようにして得られた結果を下記表4、
5に一括して示すが、この結果から明らかなように、本
発明で規定する要件を満足するホウ素含有Al合金(N
o.1〜4,12,13,15,16,19,20,2
3,24,27,28,31,32,35,36)は、
いずれも各種機械的特性が改善されていることが分か
る。これに対して本発明で規定する要件のいずれかを欠
くAl合金(No.5〜11,14,17,18,2
1,22,25,26,29,30,33,34,3
7,38)では、いずれかの特性が改善されていないこ
とが分かる。
The results thus obtained are shown in Table 4 below.
5 collectively, as is clear from this result, a boron-containing Al alloy (N
o. 1-4,12,13,15,16,19,20,2
3,24,27,28,31,32,35,36)
It can be seen that various mechanical properties are improved in each case. On the other hand, an Al alloy lacking any of the requirements defined in the present invention (No. 5 to 11, 14, 17, 18, 2)
1, 22, 25, 26, 29, 30, 33, 34, 3
7, 38), it can be seen that one of the characteristics is not improved.

【0086】[0086]

【表4】 [Table 4]

【0087】[0087]

【表5】 [Table 5]

【0088】[0088]

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、各
種機械的特性が著しく改善された高剛性Al合金が実現
でき、こうした高剛性Al合金は、従来の鉄系材料に代
わって、自動車のエンジン部品や各種摺動部品として適
用でき、軽量化と性能向上に極めて有用である。しか
も、本発明のAl合金は、原料が安価で生産性に優れた
溶解鋳造法によっても製造できるので、粉末冶金法によ
って得られたAl合金に比べて極めて低コストで製造す
ることができるという利点もある。
EFFECTS OF THE INVENTION The present invention is constituted as described above, and it is possible to realize a high-rigidity Al alloy in which various mechanical properties are remarkably improved. Such a high-rigidity Al alloy replaces the conventional iron-based material, It can be applied as automobile engine parts and various sliding parts, and is extremely useful for weight reduction and performance improvement. Moreover, since the Al alloy of the present invention can be manufactured by the melt casting method in which the raw material is inexpensive and has excellent productivity, it can be manufactured at an extremely low cost as compared with the Al alloy obtained by the powder metallurgy method. There is also.

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 B:1.5超〜20%(質量%の意味、
以下同じ)を含有すると共に、結晶構造がAlB2型で
あるB含有化合物の平均サイズが200μm以下であ
り、且つ該化合物のうちサイズが50μm以下のものが
AlB2型B含有化合物全体に対する個数割合で50%
以上を占めるものであることを特徴とするホウ素含有高
剛性Al合金。
1. B: more than 1.5 to 20% (meaning mass%,
The same applies to the following), and the average size of the B-containing compound having a crystal structure of AlB 2 type is 200 μm or less, and the number ratio of the compound having a size of 50 μm or less to the entire AlB 2 type B-containing compound is At 50%
A boron-containing high-rigidity Al alloy characterized by occupying the above.
【請求項2】 AlB2型B含有化合物が、Bを含有す
る全化合物に対する個数割合で80%以上を占めるもの
である請求項1に記載のホウ素含有高剛性A1合金。
2. The boron-containing high-rigidity A1 alloy according to claim 1, wherein the AlB 2 type B-containing compound accounts for 80% or more of the total number of compounds containing B.
【請求項3】 Fe:2%以下(0%を含む)および/
またはSi:2%以下(0%を含む)を含有し、残部が
実質的にAlからなるものである請求項1または2に記
載のホウ素含有高剛性A1合金。
3. Fe: 2% or less (including 0%) and / or
Alternatively, the boron-containing high-rigidity A1 alloy according to claim 1 or 2, containing Si: 2% or less (including 0%), and the balance substantially consisting of Al.
【請求項4】 Cu:1.5〜7%を含有し、残部が実
質的にAlからなるものである請求項1または2に記載
のホウ素含有高剛性A1合金。
4. The boron-containing high-rigidity A1 alloy according to claim 1 or 2, which contains Cu: 1.5 to 7% and the balance substantially consists of Al.
【請求項5】 更に、Mg:1.8%以下(0%を含ま
ない),Mn:1.2%以下(0%を含まない),C
r:0.4%以下(0%を含まない),Zr:0.3%
以下(0%を含まない),Zn:0.5%以下(0%を
含まない)およびTi:0.3%以下(0%を含まな
い)よりなる群から選ばれる1種以上を含有するもので
ある請求項4に記載のホウ素含有高剛性Al合金。
5. Further, Mg: 1.8% or less (not including 0%), Mn: 1.2% or less (not including 0%), C
r: 0.4% or less (not including 0%), Zr: 0.3%
Contains at least one selected from the group consisting of the following (not including 0%), Zn: 0.5% or less (not including 0%) and Ti: 0.3% or less (not including 0%). The high-rigidity boron-containing Al alloy according to claim 4, which is an alloy.
【請求項6】 更に、Fe:2%以下(0%を含まな
い)および/またはSi:2%以下(0%を含まない)
を含有するものである請求項4または5に記載のホウ素
含有高剛性Al合金。
6. Fe: 2% or less (0% is not included) and / or Si: 2% or less (0% is not included)
The high-rigidity boron-containing Al alloy according to claim 4 or 5, which contains.
【請求項7】 Mn:0.3〜2%を含有し、残部が実
質的にAlからなるものである請求項1または2に記載
のホウ素含有高剛性A1合金。
7. The boron-containing high-rigidity A1 alloy according to claim 1, wherein Mn: 0.3 to 2% is contained, and the balance substantially consists of Al.
【請求項8】 更に、Mg:1.8%以下(0%を含ま
ない),Cu:0.6%以下(0%を含まない)Cr:
0.4%以下(0%を含まない),Zr:0.3%以下
(0%を含まない),Zn:0.5%(0%を含まな
い)およびTi:0.3%以下(0%を含まない)より
なる群から選ばれる1種以上を含有するものである請求
項7に記載のホウ素含有高剛性Al合金。
8. Further, Mg: 1.8% or less (not including 0%), Cu: 0.6% or less (not including 0%) Cr:
0.4% or less (0% is not included), Zr: 0.3% or less (0% is not included), Zn: 0.5% (0% is not included) and Ti: 0.3% or less ( The high-rigidity boron-containing Al alloy according to claim 7, which contains at least one selected from the group consisting of (not including 0%).
【請求項9】 更に、Fe:2%以下(0%を含まな
い)および/またはSi:2%以下(0%を含まない)
を含有するものである請求項7または8に記載のホウ素
含有高剛性Al合金。
9. Fe: 2% or less (not including 0%) and / or Si: 2% or less (not including 0%)
The high-rigidity boron-containing Al alloy according to claim 7 or 8, which contains.
【請求項10】 Si:2〜16%を含有し、残部が実
質的にAlからなるものである請求項1または2に記載
のホウ素含有高剛性A1合金。
10. The boron-containing high-rigidity A1 alloy according to claim 1 or 2, which contains Si: 2 to 16% and the balance substantially consists of Al.
【請求項11】 更に、Mg:11%以下(0%を含ま
ない),Cu:5%以下(0%を含まない),Cr:
0.4%以下(0%を含まない),Ni:0.6%(0
%を含まない),Mn:0.6%以下(0%を含まな
い),Zr:0.3%以下(0%を含まない),Zn:
0.5%(0%を含まない),Ti:0.3%以下(0
%を含まない)およびFe:2%以下(0%を含まな
い)よりなる群から選ばれる1種以上を含有するもので
ある請求項10に記載のホウ素含有高剛性Al合金。
11. Further, Mg: 11% or less (not including 0%), Cu: 5% or less (not including 0%), Cr:
0.4% or less (not including 0%), Ni: 0.6% (0
%), Mn: 0.6% or less (0% is not included), Zr: 0.3% or less (0% is not included), Zn:
0.5% (not including 0%), Ti: 0.3% or less (0
%) And Fe: 1% or more selected from the group consisting of 2% or less (not including 0%), and the boron-containing high-rigidity Al alloy according to claim 10.
【請求項12】 Mg:2〜8%を含有し、残部が実質
的にAlからなるものである請求項1または2に記載の
ホウ素含有高剛性A1合金。
12. The boron-containing high-rigidity A1 alloy according to claim 1 or 2, which contains Mg: 2 to 8% and the balance substantially consists of Al.
【請求項13】 更に、Cu:0.6%以下(0%を含
まない),Mn:1%以下(0%を含まない),Cr:
0.4%以下(0%を含まない),Zr:0.3%以下
(0%を含まない),Zn:0.5%(0%を含まな
い)およびTi:0.3%以下(0%を含まない)より
なる群から選ばれる1種以上を含有するものである請求
項12に記載のホウ素含有高剛性Al合金。
13. Cu: 0.6% or less (not including 0%), Mn: 1% or less (not including 0%), Cr:
0.4% or less (0% is not included), Zr: 0.3% or less (0% is not included), Zn: 0.5% (0% is not included) and Ti: 0.3% or less ( The boron-containing high-rigidity Al alloy according to claim 12, which contains at least one selected from the group consisting of (not including 0%).
【請求項14】 更に、Fe:2%以下(0%を含まな
い)および/またはSi:2%以下(0%を含まない)
を含有するものである請求項9または10に記載のホウ
素含有高剛性Al合金。
14. Fe: 2% or less (not including 0%) and / or Si: 2% or less (not including 0%)
The high-rigidity boron-containing Al alloy according to claim 9 or 10, which contains.
【請求項15】 Mg:0.3〜1.5%およびSi:
0.3〜1.5%を含有し、残部が実質的にAlからな
るものである請求項1または2に記載のホウ素含有高剛
性A1合金。
15. Mg: 0.3-1.5% and Si:
The boron-containing high-rigidity A1 alloy according to claim 1 or 2, containing 0.3 to 1.5%, and the balance substantially consisting of Al.
【請求項16】 更に、Cu:0.6%以下(0%を含
まない),Mn:1%以下(0%を含まない),Cr:
0.4%以下(0%を含まない),Zr:0.3%以下
(0%を含まない),Zn:0.5%(0%を含まな
い),Ti:0.3%以下(0%を含まない)およびF
e:2%以下(0%を含まない)よりなる群から選ばれ
る1種以上を含有するものである請求項15に記載のホ
ウ素含有高剛性Al合金。
16. Further, Cu: 0.6% or less (not including 0%), Mn: 1% or less (not including 0%), Cr:
0.4% or less (0% is not included), Zr: 0.3% or less (0% is not included), Zn: 0.5% (0% is not included), Ti: 0.3% or less ( 0% is not included) and F
e: The boron-containing high-rigidity Al alloy according to claim 15, containing at least one selected from the group consisting of 2% or less (not including 0%).
【請求項17】 Mg:1〜4%およびZn:0.8〜
8%を含有し、残部が実質的にAlからなるものである
請求項1または2に記載のホウ素含有高剛性A1合金。
17. Mg: 1-4% and Zn: 0.8-
The boron-containing high-rigidity A1 alloy according to claim 1 or 2, containing 8% and the balance substantially consisting of Al.
【請求項18】 更に、Cu:3%以下(0%を含まな
い),Mn:1%以下(0%を含まない),Cr:0.
4%以下(0%を含まない),Zr:0.3%以下(0
%を含まない)およびTi:0.3%以下(0%を含ま
ない)よりなる群から選ばれる1種以上を含有するもの
である請求項17に記載のホウ素含有高剛性Al合金。
18. Further, Cu: 3% or less (0% is not included), Mn: 1% or less (0% is not included), Cr: 0.
4% or less (not including 0%), Zr: 0.3% or less (0
%) And Ti: 0.3% or less (not including 0%), at least one selected from the group consisting of the high-rigidity boron-containing Al alloys according to claim 17.
【請求項19】 更に、Fe:2%以下(0%を含まな
い)および/またはSi:2%以下(0%を含まない)
を含有するものである請求項17または18に記載のホ
ウ素含有高剛性Al合金。
19. Further, Fe: not more than 2% (not including 0%) and / or Si: not more than 2% (not including 0%).
The boron-containing high-rigidity Al alloy according to claim 17 or 18, which contains.
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