JP2007534840A - 航空宇宙及び自動車の鋳物品用の熱処理可能なAl−Zn−Mg−Cu合金 - Google Patents
航空宇宙及び自動車の鋳物品用の熱処理可能なAl−Zn−Mg−Cu合金 Download PDFInfo
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Abstract
【選択図】図9
Description
この出願は、2004年4月22日に出願された米国仮出願第60/564,813号の利益を主張し、該出願は参照を以てその全体が本願に組み込まれる。また、この出願は、同時に出願された特許出願"Heat Treatable Al-Zn-Mg Alloy for Aerospace and Automotive Castings"(航空宇宙用及び自動車の鋳物品用の熱処理可能なAl−Zn−Mg合金)とも密接な関連性を有しており、前記特許出願についても参照によってその全体が本願に組み込まれる。
本発明は、航空宇宙用及び自動車用の形状鋳物品(shaped castings)に用いられるアルミニウム合金と、該合金の鋳造部品を製造する方法である。
鋳造されたアルミニウム部品は、重量低減のために自動車サスペンションにおける構造的用途に用いられる。最も一般的に使用されている合金のグループはAl−Si7−Mgであり、強度限界が確証されている。より軽量の部品を得るために、より高強度の材料が要請されており、設計に関する材料特性の確証が必要である。現在、A356.0(最も一般的に使用されているAl−Si7−Mg合金)から作られた鋳造材料は、最大抗張力(ultimate tensile strength)が290MPa(42,060psi)、引張降伏強度(tensile yield strength)が220MPa(31,908psi)。伸びが8%以上保証される。
本発明の合金は、Al−Zn−Mg基合金であって、低圧の永久鋳型又は半永久鋳型スクィーズ(squeeze)、高圧ダイ、圧力又は重力鋳造、消失模型(lost foam)、インベストメント鋳造、V鋳型(V-mold)又は砂型鋳造に用いられ、以下の組成範囲(全て重量パーセント)を有している:
Zn:約3.5〜5.5%、
Mg:約1〜3%、
Cu:約0.05〜0.5%、
Si:約1%未満、
Fe及びその他付随的不純物:約0.30%未満、
Mn:約0.30%未満。
一態様において、本発明は、Zn:約3.5〜5.5%、Mg:約1〜3%及びCu:約0.05〜0.5%を含むアルミニウム合金であり、該アルミニウム合金は、Si:約1%未満を含有している。
この明細書に記載する値のあらゆる数値範囲については、規定した最小値と最大値との間における各々の数字及び/又は分数並びにあらゆる数字及び/又は分数(fraction)を含むものと理解される。例えば、Zn:約3.5〜5.5重量%について説明すると、この範囲は、約3.6、3.7、3.8及び3.9%から、5.3、5.35、5.4、5.475及び5.499%までのあらゆる中間値を明示的に含むものである。これは、この明細書に記載した各々の他の各数値的特性及び/又は元素範囲に対して当てはまる。
Claims (27)
- 形状鋳物品用の熱処理可能なアルミニウム合金であって、重量パーセントにて、
Zn:約3.5〜5.5%、
Mg:約1〜3%、
Cu:約0.05〜0.5%、
Si:約1%未満、
を含んでいるアルミニウム合金。 - ボロン、炭素及びその両方から成る群から選択される少なくとも1種の結晶微細化剤をさらに含んでいる請求項1に記載のアルミニウム合金。
- 少なくとも1種の結晶微細化剤は、ボロンを、約0.0025〜約0.05%の範囲で含んでいる請求項2に記載のアルミニウム合金。
- 少なくとも1種の結晶微細化剤は、炭素を、約0.0025〜約0.05%の範囲で含んでいる請求項2に記載のアルミニウム合金。
- ジルコニウム、スカンジウム及びその両方から成る群から選択される少なくとも1種の再結晶防止剤をさらに含んでいる請求項1に記載のアルミニウム合金。
- 少なくとも1種の再結晶防止剤は、ジルコニウムを0.2%以下の範囲で含んでいる請求項5に記載のアルミニウム合金。
- 少なくとも1種の再結晶防止剤は、スカンジウムを0.3%以下の範囲で含んでいる請求項5に記載のアルミニウム合金。
- 亜鉛の濃度は約4.2〜4.8%である請求項1に記載のアルミニウム合金。
- マグネシウムの濃度は約1.7〜2.3%である請求項1に記載のアルミニウム合金。
- 銅の濃度は約0.25〜0.3%である請求項8に記載のアルミニウム合金。
- 銅の濃度は約0.27〜0.28%である請求項10に記載のアルミニウム合金。
- 合金中の鉄の濃度は約0.3%未満である請求項1に記載のアルミニウム合金。
- 合金中のマンガンの濃度は約0.3%未満である請求項1に記載のアルミニウム合金。
- アルミニウム合金から成る形状鋳物品であって、前記アルミニウム合金は、
Zn:約3.5〜5.5%、
Mg:約1〜3%、
Cu:約0.05〜0.5%、
Si:約1%未満、
の合金成分を含んでいる、形状鋳物品。 - T5熱処理が施されている請求項14に記載の形状鋳物品。
- T6熱処理が施されている請求項14に記載の形状鋳物品。
- 亜鉛の濃度は約4.2〜4.8%である請求項14に記載の形状鋳物品。
- マグネシウムの濃度は約1.8〜2.2%である請求項14に記載の形状鋳物品。
- 銅の濃度は約0.25〜0.3%である請求項14に記載の形状鋳物品。
- 銅の濃度は約0.27〜0.28%である請求項14に記載の形状鋳物品。
- アルミニウム合金の形状鋳物品を製造する方法であって、
Zn:約3.5〜5.5%、Mg:約1〜3%、Cu:約0.05〜0.5%、Si:約1%未満を含むアルミニウム合金の溶融物を調製し、
前記形状鋳物品を製造する形状に作られた鋳型の中で、溶融物の少なくとも一部分を鋳造し、
鋳型の中で溶融物を凝固させ、
得られた形状鋳物品を鋳型から取り除く、
ことを含んでいる方法。 - 形状鋳物品にT5熱処理を施すことをさらに含んでいる請求項21に記載の方法。
- 形状鋳物品にT6熱処理を施すことをさらに含んでいる請求項21に記載の方法。
- 亜鉛の濃度は約4.2〜4.8%である請求項21に記載の方法。
- マグネシウムの濃度は約1.8〜2.2%である請求項21に記載の方法。
- 銅の濃度は約0.25〜0.3%である請求項21に記載の方法。
- 銅の濃度は約0.27〜0.28%である請求項26に記載の方法。
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