JP2019108579A - Aluminum alloy material, and method for producing aluminum alloy product - Google Patents

Aluminum alloy material, and method for producing aluminum alloy product Download PDF

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Takuya Arayama
卓也 荒山
俊裕 伊熊
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俊裕 伊熊
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Abstract

To provide an aluminum alloy material reduced in deterioration of high temperature strength and capable of securing fixed or almost fixed sufficient strength from an ordinary temperature region to a high temperature region of about 150°C.SOLUTION: Provided is an aluminum alloy material having a composition comprising, by mass, 7.0 to 15.0% Ce, 0.5 to 10.0% Cu and 0.2 to 3.0% Mg, in which the content of Ni is 0.3% or lower, and the balance Al with inevitable impurities.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えば輸送機器部品等として150℃までの高温域で使用され得るアルミニウム合金材およびアルミニウム合金製品の製造方法に関する。   The present invention relates to a method of producing an aluminum alloy material and an aluminum alloy product that can be used in a high temperature range up to 150 ° C., for example, as a transportation device part or the like.

世界規模での環境保護の観点から、自動車等の輸送機器では軽量化による燃費向上が重要な目標の一つになっており、その構造材には、高比強度であることと、断面形状の自由度が高いこと等の理由から、アルミニウム合金材が多く採用されており、近年はその需要がますます増加してきている。   From the point of view of environmental protection on a global scale, improvement of fuel consumption by weight reduction is one of the important goals in transportation equipment such as automobiles, and its structural material has high specific strength and cross-sectional shape. Aluminum alloys are widely used because of their high degree of freedom, etc., and their demand has been increasing in recent years.

中でも、内燃機関用部品(例えばピストン等)、過給機用部品(例えばコンプレッサホイール等)等に使用されるアルミニウム合金材等は、内燃機関の高出力化のため、高温域での十分な強度が求められている。   Among them, aluminum alloy materials and the like used for internal combustion engine parts (for example, pistons etc.), turbocharger parts (for example compressor wheels etc.), etc. have sufficient strength in high temperature range to increase output of internal combustion engines. Is required.

従来、これらの用途には、高温特性に優れたアルミニウム合金材が用いられている。例えば、耐熱性アルミニウム合金鍛造材として、Al−Cu系合金であるJIS A2618合金やA2219合金などが用いられている。しかし、これらのアルミニウム合金は、120℃を超える高温では、強度の低下が著しいものであった。   Conventionally, an aluminum alloy material excellent in high temperature characteristics is used for these applications. For example, JIS A2618 alloy or A2219 alloy which is an Al-Cu based alloy is used as a heat resistant aluminum alloy forging material. However, in these aluminum alloys, the reduction in strength was significant at high temperatures above 120 ° C.

そこで、アルミニウム合金材の高温強度を向上できるものとして、Fe:5.0〜15重量%、Ce:0.5〜5重量%を含み、かつ、Co:0.5〜15重量%、Cr:0.7〜15重量%、Zr:0.3〜10重量%及びTi:0.5〜10重量%のうち1種又は2種以上を含み、添加元素の総量が25重量%以下であり、残部Alと不可避的不純物を有してなるAl合金溶湯を、ガスアトマイズ法によって急冷凝固させて粉末を形成し、これを熱間で圧縮成形加工する製造方法が提案されている(特許文献1)。   Therefore, Fe: 5.0 to 15% by weight, Ce: 0.5 to 5% by weight, and Co: 0.5 to 15% by weight, Cr: can improve the high temperature strength of the aluminum alloy material. 0.7 to 15% by weight, Zr: 0.3 to 10% by weight, and Ti: 0.5 to 10% by weight, one or more of them, and the total amount of additive elements is 25% by weight or less, A manufacturing method has been proposed in which a molten Al alloy having residual Al and unavoidable impurities is rapidly solidified by gas atomization to form a powder, and this is hot-pressed and shaped (Patent Document 1).

また、Zr:0.05〜0.50重量%とSc:0.05〜1.0重量%のうちいずれか一方又は両方を含み、
(a)Al−Zr系分散粒子のサイズが35〜450オングストローム、間隔が0.005〜0.6μmである
(b)Al−Sc系分散粒子のサイズが35〜450オングストローム、間隔が0.005〜0.6μmである
上記(a)、(b)の少なくともいずれかを満足するミクロ組織を有する構成のアルミニウム合金材が提案されている(特許文献2)。即ち、金属組織中にAl−Zr系析出微粒子または/およびAl−Sc系析出微粒子を分散させ、微粒子サイズと微粒子の間隔を制御することにより、アルミニウム合金材の再結晶を抑制できて、高温域での強度を向上させたアルミニウム合金材が得られることが開示されている。
In addition, one or both of Zr: 0.05 to 0.50 wt% and Sc: 0.05 to 1.0 wt%,
(A) The size of the Al-Zr dispersed particles is 35 to 450 angstrom, and the interval is 0.005 to 0.6 μm. (B) The size of the Al-Sc dispersed particles is 35 to 450 angstrom, the interval is 0.005 The aluminum alloy material of the structure which has a microstructure which satisfies at least any one of said (a) and (b) which is -0.6 micrometer is proposed (patent document 2). That is, by dispersing Al-Zr-based precipitated fine particles and / or Al-Sc-based precipitated fine particles in the metal structure and controlling the size of the fine particles and the distance between the fine particles, recrystallization of the aluminum alloy material can be suppressed. It is disclosed that an aluminum alloy material having improved strength in

特開平1−319643号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 1-319643 特開平9−95750号公報JP-A-9-95750

上記特許文献1に記載の技術では、アルミニウム合金材の高温域での強度を向上させるために、金属間化合物の平均サイズを0.07〜1μmと小さくしなければならず、このために急冷凝固法としてガスアトマイズ法を用いる必要がある。しかしながら、ガスアトマイズ法は、製造工程数が多くなる上に、複雑な装置を必要とするので、鋳造法と比較すると、その製造コストは大幅に高くなる。   In the technique described in Patent Document 1, in order to improve the strength of the aluminum alloy material in the high temperature range, the average size of the intermetallic compound must be reduced to 0.07 to 1 μm. It is necessary to use gas atomization as a method. However, since the gas atomization method requires a complicated apparatus in addition to a large number of manufacturing steps, its manufacturing cost is significantly higher than that of the casting method.

また、特許文献1、2に記載のアルミニウム合金材では、温度が高温(150℃)になると、強度が低下する。このため、輸送機器部品等の高温域での使用が想定される部品を製造する場合には、高温域での強度低下マージンを加えた強度設計を行う必要があった。即ち、(高温域での強度低下分を見込んで)常温での強度を向上させると共に、使用される高温域で多水準の温度環境下で強度を評価し、高温域での強度低下分を考慮して、強度の品質保証値を定める必要があった。更に、高温強度の評価も複雑な設備と多大な時間を必要とするものであった。   Moreover, in the aluminum alloy materials described in Patent Documents 1 and 2, when the temperature reaches a high temperature (150 ° C.), the strength decreases. For this reason, when manufacturing parts expected to be used in a high temperature range, such as transportation equipment parts, it was necessary to perform strength design including a strength reduction margin in the high temperature range. That is, the strength at normal temperature is improved (with anticipation of the reduction in strength in the high temperature range), and the strength is evaluated in multiple temperature environments in the high temperature area used, and the reduction in strength in the high temperature range is taken into consideration Need to determine the quality assurance value of strength. Furthermore, the evaluation of high temperature strength also required complicated equipment and a great deal of time.

従って、常温域から150℃程度の高温域まで、ほぼ一定の安定した十分な強度を確保し得るアルミニウム合金材の開発が望まれるところであるが、このような特性を備えるアルミニウム合金材の検討は、これまで為されていないのが実状である。即ち、従来は、アルミニウム合金材の高温域(150℃)での強度の低下を抑制する手段は無かった。   Therefore, development of an aluminum alloy material capable of securing a substantially constant and sufficient strength from a normal temperature range to a high temperature range of about 150 ° C. is desired, but the study of an aluminum alloy material having such characteristics is The fact is that it has not been done until now. That is, conventionally, there has been no means for suppressing the reduction in strength of the aluminum alloy material in the high temperature range (150 ° C.).

本発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、高温強度の低下が小さくて、常温域から150℃程度の高温域まで一定の又はほぼ一定の十分な強度を確保できるアルミニウム合金材およびアルミニウム合金製品の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such technical background, and it is an aluminum alloy which can maintain a constant or substantially constant sufficient strength from a normal temperature range to a high temperature range of about 150 ° C. with a small decrease in high temperature strength. It is an object of the present invention to provide a method of producing a material and an aluminum alloy product.

前記目的を達成するために、本発明者らは鋭意研究の結果、Al−Cu−Mg系合金にCeを7.0質量%〜15.0質量%の範囲で含有せしめると共に、Niの含有率を0.3質量%以下に規制することにより、粗大なNiとCeを含む化合物の生成を抑制しながら、高温域での強度低下を著しく改善できて常温域から150℃程度の高温域まで略一定の十分な強度を確保できることを見出すに至り、本発明を完成したものである。   In order to achieve the above object, as a result of intensive studies, the present inventors included Ce in an Al-Cu-Mg-based alloy in a range of 7.0% by mass to 15.0% by mass and a Ni content By restricting the content to 0.3% by mass or less, it is possible to remarkably improve the strength reduction in the high temperature region while suppressing the formation of a compound containing coarse Ni and Ce, and from the normal temperature region to a high temperature region of about 150 ° C. The present invention has been completed as a result of finding that a certain sufficient strength can be secured.

即ち、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。   That is, to achieve the above object, the present invention provides the following means.

[1]Ce:7.0質量%〜15.0質量%、Cu:0.5質量%〜10.0質量%、Mg:0.2質量%〜3.0質量%を含有し、Niの含有率が0.3質量%以下であり、残部がAl及び不可避不純物からなるアルミニウム合金材。   [1] Ce: 7.0% by mass to 15.0% by mass, Cu: 0.5% by mass to 10.0% by mass, Mg: 0.2% by mass to 3.0% by mass, and Ni The aluminum alloy material whose content rate is 0.3 mass% or less, and remainder becomes from Al and an unavoidable impurity.

[2]前記アルミニウム合金材の150℃での引張強度を「A」(MPa)とし、前記アルミニウム合金材の常温引張強度を「B」(MPa)としたとき、0.95<A/B<1.05である前項1に記載のアルミニウム合金材。   [2] Assuming that the tensile strength at 150 ° C. of the aluminum alloy material is “A” (MPa) and the normal temperature tensile strength of the aluminum alloy material is “B” (MPa), 0.95 <A / B < The aluminum alloy material according to item 1 above, which is 1.05.

[3]前記アルミニウム合金は、さらに、Fe、Mn、Sn、Sc、Ti、Zr、V、W、Cr、Co、Mo、Ag、Ta、Hf、NbおよびSrからなる群より選ばれる1種または2種以上の金属を、それぞれ0.01質量%〜5.0質量%含有する前項1または2に記載のアルミニウム合金材。   [3] The aluminum alloy is one or more selected from the group consisting of Fe, Mn, Sn, Sc, Ti, Zr, V, Cr, Co, Mo, Ag, Ta, Hf, Nb and Sr. The aluminum alloy material according to item 1 or 2, wherein each of the two or more metals is contained in an amount of 0.01% by mass to 5.0% by mass.

[4]Ce:7.0質量%〜15.0質量%、Cu:0.5質量%〜10.0質量%、Mg:0.2質量%〜3.0質量%を含有し、Niの含有率が0.3質量%以下であり、残部がAl及び不可避不純物からなるアルミニウム合金の溶湯を得る溶湯形成工程と、
前記得られた溶湯を鋳造加工することによって鋳造材を得る鋳造工程と、を含むことを特徴とするアルミニウム合金製品の製造方法。
[4] Ce: 7.0% by mass to 15.0% by mass, Cu: 0.5% by mass to 10.0% by mass, Mg: 0.2% by mass to 3.0% by mass, and Ni A molten metal forming step of obtaining a molten metal of an aluminum alloy having a content of 0.3 mass% or less and the balance being Al and unavoidable impurities;
A casting process for obtaining a cast material by casting the obtained molten metal, and a method of producing an aluminum alloy product.

[5]前記得られた鋳造材の150℃での引張強度を「A」(MPa)とし、前記鋳造材の常温引張強度を「B」(MPa)としたとき、0.95<A/B<1.05である前項4に記載のアルミニウム合金製品の製造方法。   [5] Assuming that the tensile strength at 150 ° C. of the obtained cast material is “A” (MPa) and the normal temperature tensile strength of the cast material is “B” (MPa), 0.95 <A / B The manufacturing method of the aluminum alloy products of the preceding clause 4 which is <1.05.

[6]前記アルミニウム合金溶湯は、さらに、Fe、Mn、Sn、Sc、Ti、Zr、V、W、Cr、Co、Mo、Ag、Ta、Hf、NbおよびSrからなる群より選ばれる1種または2種以上の金属を、それぞれ0.01質量%〜5.0質量%含有する前項4または5に記載のアルミニウム合金製品の製造方法。   [6] The aluminum alloy molten metal is further selected from the group consisting of Fe, Mn, Sn, Sc, Ti, Zr, W, Cr, Co, Mo, Ag, Ta, Hf, Nb and Sr. Or the manufacturing method of the aluminum alloy products of the preceding clause 4 or 5 which contain 2 or more types of metal, respectively 0.01 mass%-5.0 mass%.

[1]の発明では、高温域での強度低下を著しく改善できて常温域から150℃程度の高温域まで安定して十分な強度を確保できるアルミニウム合金材を提供できる。従って、例えば、本発明のアルミニウム合金材の常温強度を測定するだけで、時間も費用も多大に要する150℃での高温強度の評価を行うことなく、材料の評価と品質保証が可能となる。   According to the invention [1], it is possible to provide an aluminum alloy material capable of remarkably improving strength reduction in a high temperature range and capable of stably securing sufficient strength from a normal temperature range to a high temperature range of about 150 ° C. Therefore, for example, by measuring the normal temperature strength of the aluminum alloy material of the present invention, it is possible to evaluate the material and guarantee the quality without evaluating the high temperature strength at 150 ° C. which requires much time and cost.

[2]の発明では、常温域から150℃程度の高温域までの強度がより安定したものになっているから、高温強度の評価を行うことなく材料の評価が可能になると共に品質保証の精度もより向上させることができる。   In the invention of [2], since the strength from the normal temperature range to the high temperature range of about 150 ° C. is more stable, the material can be evaluated without evaluating the high temperature strength, and the quality assurance accuracy Can also be improved.

[3]の発明では、高温域での引張強度をさらに高めたアルミニウム合金材を提供できる。   According to the invention [3], it is possible to provide an aluminum alloy material in which the tensile strength in a high temperature range is further enhanced.

[4]の発明では、常温域から150℃程度の高温域まで安定して十分な強度を確保できるアルミニウム合金製品を製造できる。   According to the invention [4], it is possible to manufacture an aluminum alloy product capable of stably securing sufficient strength from a normal temperature range to a high temperature range of about 150 ° C.

[5]の発明では、常温域から150℃程度の高温域までの強度がより安定したものになっており、高温強度の評価を行うことなく材料の評価が可能になると共に品質保証の精度もより向上させ得るアルミニウム合金製品を製造できる。   In the invention of [5], the strength from the normal temperature range to the high temperature range of about 150 ° C. is more stable, and it becomes possible to evaluate the material without evaluating the high temperature strength, and at the same time the accuracy of quality assurance An aluminum alloy product that can be further improved can be manufactured.

[6]の発明では、高温域での引張強度をさらに高めたアルミニウム合金製品を製造できる。   In the invention of [6], an aluminum alloy product can be produced in which the tensile strength in the high temperature range is further enhanced.

本発明に係るアルミニウム合金製品の一例を示す斜視図である。It is a perspective view showing an example of aluminum alloy products concerning the present invention.

以下、本発明に係るアルミニウム合金材および本発明に係るアルミニウム合金製品の製造方法の実施形態について詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は例示に過ぎず、本発明はこれらの例示した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。   Hereinafter, embodiments of an aluminum alloy material according to the present invention and a method of manufacturing an aluminum alloy product according to the present invention will be described in detail. The embodiments described below are merely examples, and the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and can be appropriately modified without departing from the technical concept of the present invention.

本発明に係るアルミニウム合金材は、Ce:7.0質量%〜15.0質量%、Cu:0.5質量%〜10.0質量%、Mg:0.2質量%〜3.0質量%を含有し、Niの含有率が0.3質量%以下であり(Ni非含有を含む;Ni含有率が0質量%も含む)、残部がAl及び不可避不純物からなる。このような合金組成であることにより、高温域での強度低下を著しく改善できて常温域から150℃程度の高温域までほぼ一定の安定した十分な強度を確保できるアルミニウム合金材を提供できる。従って、例えば、本発明のアルミニウム合金材の常温強度を測定するだけで、時間も費用も多大に要する高温強度の評価を行うことなく、材料の評価と品質保証が可能となる。本発明のアルミニウム合金材は、例えば、150℃までの高温域で使用される用途において好適である。   The aluminum alloy material according to the present invention has Ce: 7.0% by mass to 15.0% by mass, Cu: 0.5% by mass to 10.0% by mass, Mg: 0.2% by mass to 3.0% by mass The Ni content is 0.3% by mass or less (including Ni-free inclusion; 0% by mass including Ni content), and the balance is Al and unavoidable impurities. With such an alloy composition, it is possible to provide an aluminum alloy material capable of remarkably improving strength reduction in a high temperature range and securing substantially constant and sufficient sufficient strength from a normal temperature range to a high temperature range of about 150 ° C. Therefore, for example, by measuring the normal temperature strength of the aluminum alloy material of the present invention, it is possible to evaluate the material and guarantee the quality without evaluating the high temperature strength which requires much time and cost. The aluminum alloy material of the present invention is suitable, for example, in applications used in a high temperature range up to 150 ° C.

次に、本発明に係る、アルミニウム合金製品の製造方法について説明する。本製造方法は、Ce:7.0質量%〜15.0質量%、Cu:0.5質量%〜10.0質量%、Mg:0.2質量%〜3.0質量%を含有し、Niの含有率が0.3質量%以下であり、残部がAl及び不可避不純物からなるアルミニウム合金の溶湯を得る溶湯形成工程と、前記得られた溶湯を鋳造加工することによって鋳造材を得る鋳造工程と、を含む。   Next, the method for producing an aluminum alloy product according to the present invention will be described. The production method contains Ce: 7.0% by mass to 15.0% by mass, Cu: 0.5% by mass to 10.0% by mass, Mg: 0.2% by mass to 3.0% by mass, A molten metal forming step for obtaining a molten metal of an aluminum alloy having a Ni content of 0.3% by mass or less and the balance being Al and unavoidable impurities, and a casting step for obtaining a cast material by casting the obtained molten metal And.

前記溶湯形成工程では、Ce:7.0質量%〜15.0質量%、Cu:0.5質量%〜10.0質量%、Mg:0.2質量%〜3.0質量%を含有し、Niの含有率が0.3質量%以下であり、残部がAl及び不可避不純物からなる組成となるように溶解調製されたアルミニウム合金溶湯を得る。   The molten metal forming step contains Ce: 7.0% by mass to 15.0% by mass, Cu: 0.5% by mass to 10.0% by mass, Mg: 0.2% by mass to 3.0% by mass A molten aluminum alloy is prepared, which is prepared so that the content of Ni is 0.3% by mass or less and the balance is composed of Al and unavoidable impurities.

次に、前記得られた溶湯を鋳造加工することによって鋳造材を得る(鋳造工程)。鋳造方法としては、特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いればよく、例えば、連続鋳造圧延法、半連続鋳造法(DC鋳造法)等が挙げられる。   Next, a cast material is obtained by casting the obtained molten metal (casting process). The casting method is not particularly limited, and a conventionally known method may be used, and examples thereof include a continuous casting and rolling method, a semi-continuous casting method (DC casting method), and the like.

以下のとおり、必要に応じて、さらに、均質化熱処理工程、熱間鍛造工程、溶体化処理工程、焼入れ処理工程、人工時効硬化処理工程、冷間圧縮(加工)工程等の工程のうちの1ないし複数の工程を選択して実施するようにしてもよい。   As described below, one of the processes such as the homogenization heat treatment process, the hot forging process, the solution treatment process, the quenching process, the artificial age hardening process, the cold compression (processing) process, etc., as necessary. Alternatively, a plurality of steps may be selected and implemented.

(均質化熱処理工程)
得られた鋳造材に対して均質化熱処理を行うことによって、凝固によって生じたミクロ偏析の均質化、過飽和固溶元素の析出、準安定相の平衡相への変化が行われる。均質化熱処理により、Al−Ce系の共晶Ceの溶融を防止しつつ、金属間化合物の大きさを小さくすることができる。このように金属間化合物が小さくなることにより、金属間化合物を起点とする破壊が抑制され、さらに強度が向上する。また、均質化熱処理を行うことにより、金属間化合物中に含有される各元素が母材中へ均一に拡散するものとなり、固溶強化及び析出化による更なる強度の向上が可能となる。
(Homogenization heat treatment process)
By performing homogenization heat treatment on the obtained cast material, homogenization of microsegregation caused by solidification, precipitation of supersaturated solid solution element, and change of metastable phase to equilibrium phase are performed. By the homogenizing heat treatment, the size of the intermetallic compound can be reduced while preventing the melting of Al—Ce eutectic Ce. Thus, as the intermetallic compound becomes smaller, the destruction starting from the intermetallic compound is suppressed, and the strength is further improved. Further, by performing the homogenization heat treatment, each element contained in the intermetallic compound is uniformly diffused into the base material, and it is possible to further improve the strength by solid solution strengthening and precipitation.

均質化熱処理は、共晶溶融を生じない温度範囲内で、かつ、可能な限り高温で行うのが好ましい。このような条件で均質化熱処理を行うことにより、金属間化合物の母材中への溶解及び拡散が効果的に行われる。その結果、金属間化合物の大きさを小さくすることが可能となる。   The homogenization heat treatment is preferably performed in a temperature range in which eutectic melting does not occur, and as high as possible. By performing the homogenizing heat treatment under such conditions, dissolution and diffusion of the intermetallic compound into the base material are effectively performed. As a result, the size of the intermetallic compound can be reduced.

前記均質化熱処理の処理温度は、470℃〜520℃の範囲に設定するのが好ましい。470℃以上の温度で熱処理することで、鋳造材の晶出物等の金属間化合物が固溶して、十分に均質化を行うことができると共に、520℃以下の温度で熱処理することで、バーニングを防止できる。   It is preferable to set the processing temperature of the said homogenization heat processing to the range of 470 degreeC-520 degreeC. By heat treatment at a temperature of 470 ° C. or more, an intermetallic compound such as a crystallized product of a casting material is solid-solved, and sufficient homogenization can be performed, and by heat treatment at a temperature of 520 ° C. or less It can prevent burning.

(熱間鍛造工程)
熱間鍛造の温度条件は、後述する鍛錬比と共に、アルミニウム合金の特性をより再現性良く発現させる点で関係性を有し、即ちアルミニウム合金の溶体化処理後のミクロ組織を等軸結晶粒とすることが可能となる。中でも、熱間鍛造は、420℃〜500℃の温度条件で行うのが好ましい。熱間鍛造温度が420℃以上であることで、熱間鍛造時においてアルミニウム合金に割れが生じるのを防止することができると共に、熱間鍛造温度が500℃以下であることで、アルミニウム合金の組織に粗大結晶粒がより生じ難くなるので、アルミニウム合金材の高温強度をより向上させることができる(即ち高温での強度低下を十分に抑制できる)。
(Hot forging process)
The temperature conditions of the hot forging, as well as the wrought ratio described later, have a relationship in that the characteristics of the aluminum alloy are expressed with good reproducibility, that is, the microstructure after the solution treatment of the aluminum alloy is equiaxed grains and It is possible to Among them, hot forging is preferably performed at a temperature of 420 ° C. to 500 ° C. Since the hot forging temperature is 420 ° C. or higher, generation of cracks in the aluminum alloy can be prevented during hot forging, and the hot forging temperature is 500 ° C. or lower, so that the structure of the aluminum alloy Since coarser crystal grains are less likely to be generated, the high temperature strength of the aluminum alloy material can be further improved (that is, the strength reduction at high temperatures can be sufficiently suppressed).

(溶体化処理工程、焼入れ処理工程、人工時効硬化処理工程)
次に、溶体化処理工程、焼入れ処理工程、人工時効硬化処理工程について説明する。溶体化処理は、アルミニウム合金を高温で保持した後に急冷し、過飽和固溶体を形成する熱処理である。焼入れ処理は、溶体化処理によって得られた固溶状態を急速に冷却せしめて過飽和固溶体を形成する熱処理である。人工時効硬化処理は、アルミニウム合金を比較的低温で加熱保持して過飽和に固溶した元素を析出させて、適度な硬さを付与するための熱処理である。これらの熱処理(溶体化処理、焼入れ処理、人工時効硬化処理)を行うことによって、微細な析出物が均一に分散し、共晶Siは球状に変化して、強度、延性および靱性が高度にバランスしたアルミニウム合金材を得ることができる。
(Solution treatment process, hardening treatment process, artificial aging treatment process)
Next, the solution treatment step, the quenching treatment step, and the artificial aging treatment step will be described. The solution treatment is a heat treatment in which the aluminum alloy is maintained at a high temperature and then quenched to form a supersaturated solid solution. The quenching treatment is a heat treatment that rapidly cools the solid solution obtained by the solution treatment to form a supersaturated solid solution. The artificial age hardening treatment is a heat treatment for heating and holding the aluminum alloy at a relatively low temperature to precipitate an element which is solid-solved in supersaturation, thereby giving an appropriate hardness. By performing these heat treatments (solution treatment, hardening treatment, artificial age hardening treatment), fine precipitates are uniformly dispersed, eutectic Si turns into spheres, and strength, ductility and toughness are highly balanced. Aluminum alloy material can be obtained.

これらの熱処理条件は、成分組成、要求される特性等に応じて選択すればよい。例えば、溶体化処理は、450℃〜550℃で0.5時間〜10時間の加熱保冷後、急冷すればよい。中でも、溶体化処理は、加熱温度を490℃〜530℃、保持時間を1時間〜5時間に設定して行うのがより好ましく、この場合にはコストと特性のバランスがより良好になる。   These heat treatment conditions may be selected according to the component composition, the required characteristics, and the like. For example, the solution treatment may be quenching after heating and cooling at 450 ° C. to 550 ° C. for 0.5 hours to 10 hours. Among them, the solution treatment is more preferably performed by setting the heating temperature to 490 ° C. to 530 ° C. and the holding time to 1 hour to 5 hours, and in this case, the balance between cost and characteristics is better.

また、人工時効硬化処理は、例えば、120℃〜280℃で0.5時間〜20時間保持すればよい。中でも、人工時効硬化処理は、加熱温度を170℃〜270℃、保持時間を1時間〜10時間に設定して行うのがより好ましく、この場合にはコストと特性のバランスがより良好になる。   Moreover, what is necessary is just to hold | maintain artificial age hardening process at 120 degreeC-280 degreeC for 0.5 hour-20 hours, for example. Above all, it is more preferable to carry out the artificial age hardening process by setting the heating temperature to 170 ° C. to 270 ° C. and holding time to 1 hour to 10 hours, and in this case, the balance between cost and characteristics is better.

(冷間圧縮工程)
冷間圧縮は、常温(室温)下で金型工具を用いて、アルミニウム合金材に弾性限界を超える外的な力を与え、永久ひずみを起こして所望の形状や寸法に加工(圧縮成形)を行うものである。常温で成形するため、成形精度が高く、後工程での加工を少なくすることが可能となって、金属繊維が立ち切れ難いこと等により、アルミニウム合金材の強度を向上させることができる。
(Cold compression process)
In cold compression, using a mold tool under normal temperature (room temperature), an external force exceeding the elastic limit is applied to the aluminum alloy material, causing permanent strain, and processing (compression molding) into a desired shape or size. It is something to do. Since the molding is performed at normal temperature, the molding accuracy is high, and the processing in the post-process can be reduced, and the strength of the aluminum alloy material can be improved because the metal fibers are hard to stand up.

次に、上述した本発明に係るアルミニウム合金材およびアルミニウム合金製品の製造方法における「アルミニウム合金」の組成について以下詳述する。前記アルミニウム合金は、Ce:7.0質量%〜15.0質量%、Cu:0.5質量%〜10.0質量%、Mg:0.2質量%〜3.0質量%を含有し、Niの含有率が0.3質量%以下であり(Ni非含有を含む;即ちNi含有率が0質量%も含む)、残部がAl及び不可避不純物からなるアルミニウム合金である。   Next, the composition of the “aluminum alloy” in the method for manufacturing an aluminum alloy material and an aluminum alloy product according to the present invention described above will be described in detail below. The aluminum alloy contains Ce: 7.0% by mass to 15.0% by mass, Cu: 0.5% by mass to 10.0% by mass, Mg: 0.2% by mass to 3.0% by mass, It is an aluminum alloy having a Ni content of 0.3% by mass or less (including Ni-free content; that is, a Ni content of 0 mass%) and the balance of Al and unavoidable impurities.

前記Ce(成分)は、本発明において重要な元素であって、Alとの金属間化合物としての結晶化に際してはAl−Ce系の共晶Ceとしてα−アルミニウム結晶粒の粒界に沿って分散析出し、分散強化による強度向上に寄与する。また、粒界に析出した金属間化合物は、高温時においてアルミニウム結晶粒の肥大化を抑制できるので、耐熱性の向上に寄与する。前記アルミニウム合金におけるCe含有率は、7.0質量%〜15.0質量%の範囲とする。Ce含有率が7.0質量%未満になると、Al結晶粒界に析出する金属間化合物の量が少なくなり、高温下でのアルミニウム結晶粒の肥大化抑制の効果が得られなくなり、高温強度が低下する。また、Ce含有率が15.0質量%を超えると、析出する金属間化合物の肥大化が起こり、靱性が低下する。中でも、前記アルミニウム合金におけるCe含有率は、9.0質量%〜12.0質量%の範囲であるのが好ましい。   The Ce (component) is an important element in the present invention, and is dispersed along the grain boundaries of α-aluminum crystal grains as Al—Ce eutectic Ce during crystallization as an intermetallic compound with Al. It precipitates and contributes to the strength improvement by dispersion strengthening. Further, the intermetallic compound precipitated at the grain boundaries can suppress the enlargement of the aluminum crystal grains at high temperatures, which contributes to the improvement of the heat resistance. The Ce content in the aluminum alloy is in the range of 7.0% by mass to 15.0% by mass. When the Ce content is less than 7.0% by mass, the amount of intermetallic compounds deposited in Al grain boundaries decreases, and the effect of suppressing the growth of aluminum crystal grains at high temperatures can not be obtained, and high temperature strength is obtained. descend. In addition, when the Ce content exceeds 15.0% by mass, the precipitated intermetallic compound is enlarged and the toughness is lowered. Among them, the Ce content in the aluminum alloy is preferably in the range of 9.0% by mass to 12.0% by mass.

前記Cu(成分)は、Mgと共働して合金に時効硬化性を付与するのに有効な元素である。MgとともにCuを添加すると、熱処理型合金として、溶体化処理、焼入れ処理、時効硬化処理を施すことで、常温強度及び高温強度をより向上させることができる。前記アルミニウム合金におけるCu含有率は、0.5質量%〜10.0質量%の範囲とする。Cu含有率が0.5質量%未満になると、十分な時効硬化性が得られず、そのため強度向上の効果が小さいものとなる。また、Cu含有率が10.0質量%を超えると、時効硬化性が飽和するため、強度向上の効果が小さくなるし、伸びを低下させる粗大なAl2Cuが晶出しやすくなるため、加工性が低下する。中でも、前記アルミニウム合金におけるCu含有率は、2.0質量%〜5.0質量%の範囲であるのが好ましい。 The Cu (component) is an element effective to impart age hardenability to the alloy in cooperation with Mg. When Cu is added together with Mg, normal temperature strength and high temperature strength can be further improved by performing solution treatment, hardening treatment, and age hardening treatment as a heat treatment type alloy. The Cu content in the aluminum alloy is in the range of 0.5% by mass to 10.0% by mass. When the Cu content is less than 0.5% by mass, sufficient age hardenability can not be obtained, and hence the effect of improving the strength is small. In addition, when the Cu content exceeds 10.0% by mass, the age hardenability saturates, so the effect of improving the strength decreases and the coarse Al 2 Cu that reduces the elongation is likely to crystallize, so the workability Decreases. Among them, the Cu content in the aluminum alloy is preferably in the range of 2.0% by mass to 5.0% by mass.

前記Mg(成分)は、前述したように、Cuと共働して合金に時効硬化性を付与するのに有効な元素である。CuとともにMgを添加すると、熱処理型合金として、溶体化処理、焼入れ処理、時効硬化処理を施すことで、常温強度及び高温強度をより向上させることができる。前記アルミニウム合金におけるMg含有率は、0.2質量%〜3.0質量%の範囲とする。Mg含有率が0.2質量%未満になると、十分な時効硬化性が得られず、そのため強度向上の効果が小さいものとなる。また、Mg含有率が3.0質量%を超えると、粗大な金属間化合物を形成するため強度が低下する。中でも、前記アルミニウム合金におけるMg含有率は、1.0質量%〜2.0質量%の範囲であるのが好ましい。   The Mg (component) is an element effective for imparting age hardenability to the alloy in cooperation with Cu as described above. When Mg is added together with Cu, normal temperature strength and high temperature strength can be further improved by performing solution treatment, hardening treatment, and age hardening treatment as a heat treatment type alloy. The Mg content in the aluminum alloy is in the range of 0.2% by mass to 3.0% by mass. When the Mg content is less than 0.2% by mass, sufficient age hardenability can not be obtained, and hence the effect of improving the strength is small. In addition, when the Mg content exceeds 3.0% by mass, a coarse intermetallic compound is formed, and the strength is reduced. Among them, the Mg content in the aluminum alloy is preferably in the range of 1.0% by mass to 2.0% by mass.

前記Ni(成分)は、Ceと金属間化合物を形成しやすく、0.3質量%を超えて含有すると、結晶粒内および結晶粒界にNiとCeを含む粗大な金属間化合物が晶出するものとなり、機械的特性を低下させると共に、耐食性と靱性を低下させ易い。従って、前記アルミニウム合金におけるNi含有率は、0.3質量%以下とする(Ni非含有を含む;即ちNi含有率が0質量%も含む)。中でも、前記アルミニウム合金におけるNi含有率は、0.25質量%以下であるのが好ましい。   The Ni (component) is liable to form an intermetallic compound with Ce, and when it is contained in excess of 0.3% by mass, coarse intermetallic compounds containing Ni and Ce in the crystal grains and in the crystal grain boundaries are crystallized. As well as reducing mechanical properties, corrosion resistance and toughness are likely to be reduced. Therefore, the Ni content in the aluminum alloy is 0.3% by mass or less (including Ni-free; that is, the Ni content also includes 0% by mass). Among them, the Ni content in the aluminum alloy is preferably 0.25% by mass or less.

本発明において、前記アルミニウム合金は、さらに、Fe、Mn、Sn、Sc、Ti、Zr、V、W、Cr、Co、Mo、Ag、Ta、Hf、NbおよびSrからなる群より選ばれる1種または2種以上の元素を、それぞれ0.01質量%〜5.0質量%含有する構成(組成)としてもよい。これらの元素は、いずれも、アルミニウム合金中での拡散速度が遅いので、微細な金属間化合物をAlマトリックス中に晶出し、アルミニウム合金材の高温強度をさらに向上させることができる。前記いずれの元素も、その含有率が0.01質量%以上であることで、前記効果(合金材の高温強度の更なる向上)を十分に得ることができると共に、含有率が5.0質量%以下であることで、粗大な金属間化合物として析出することを抑制できて、アルミニウム合金材の高温強度の低下や靱性の低下を招くことがない。なお、アルミニウム合金に前記元素を2種以上含有させる場合には、粗大な金属間化合物の形成を抑制するために、前記元素(2種以上の元素)の含有率の合計値を8.0質量%以下とするのが好ましい。   In the present invention, the aluminum alloy is further selected from the group consisting of Fe, Mn, Sn, Sc, Ti, Zr, W, Cr, Co, Mo, Ag, Ta, Hf, Nb and Sr. Or it is good also as composition (composition) which contains 0.01 mass%-5.0 mass% of 2 or more types of elements, respectively. Each of these elements has a slow diffusion rate in the aluminum alloy, so that fine intermetallic compounds can be crystallized in the Al matrix to further improve the high temperature strength of the aluminum alloy material. With any of the elements, when the content is 0.01% by mass or more, the effect (further improvement of the high temperature strength of the alloy material) can be sufficiently obtained, and the content is 5.0%. By being% or less, precipitation as a coarse intermetallic compound can be suppressed, and a decrease in high temperature strength and a decrease in toughness of the aluminum alloy material are not caused. In addition, when making an aluminum alloy contain 2 or more types of the said elements, in order to suppress formation of a coarse intermetallic compound, the total value of the content rate of the said element (2 or more types of elements) is 8.0 mass It is preferable to set it as% or less.

次に、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。   Next, specific examples of the present invention will be described, but the present invention is not particularly limited to these examples.

<実施例1>
Ce:10.0質量%、Cu:4.50質量%、Mg:0.55質量%、Ni:0.16質量%、Al:84.79質量%を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金を加熱してアルミニウム合金溶湯を得た後、該アルミニウム合金溶湯を用いて鋳造径57mmで連続鋳造を行うことによって連続鋳造材を得た。得られた連続鋳造材に対して500℃で7時間の均質化加熱処理を行った後、空冷した。
Example 1
Aluminum alloy containing Ce: 10.0 mass%, Cu: 4.50 mass%, Mg: 0.55 mass%, Ni: 0.16 mass%, Al: 84.79 mass%, and containing unavoidable impurities After heating to obtain a molten aluminum alloy, continuous casting was performed using the molten aluminum alloy at a casting diameter of 57 mm to obtain a continuous cast material. The obtained continuous cast material was subjected to homogenization heat treatment at 500 ° C. for 7 hours, and then air cooled.

空冷後の連続鋳造材を長さ80mmに切断した後、510℃で3時間加熱して溶体化処理を行い、次いで25℃の水中に入れて水焼き入れを行った後、260℃で1時間加熱して人工時効処理を施して、図1に示す円柱形状の鋳造材1を得た。   The air-cooled continuous cast material is cut to a length of 80 mm, heated at 510 ° C. for 3 hours for solution treatment, then placed in 25 ° C. water for water quenching, then at 260 ° C. for 1 hour The mixture was heated and subjected to an artificial aging treatment to obtain a cylindrical cast material 1 shown in FIG.

<実施例2>
アルミニウム合金溶湯として、Ce:8.0質量%、Cu:4.50質量%、Mg:0.55質量%、Ni:0.16質量%、Al:86.79質量%を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例1と同様にして、鋳造材1を得た。
Example 2
As a molten aluminum alloy, Ce: 8.0% by mass, Cu: 4.50% by mass, Mg: 0.55% by mass, Ni: 0.16% by mass, Al: 86.79% by mass, unavoidable impurities A cast material 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that a molten aluminum alloy containing H was used.

<実施例3>
アルミニウム合金溶湯として、Ce:14.0質量%、Cu:4.50質量%、Mg:0.55質量%、Ni:0.16質量%、Al:80.79質量%を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例1と同様にして、鋳造材1を得た。
Example 3
Unwanted impurities containing as molten aluminum alloy, Ce: 14.0% by mass, Cu: 4.50% by mass, Mg: 0.55% by mass, Ni: 0.16% by mass, Al: 80.79% by mass A cast material 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that a molten aluminum alloy containing H was used.

<実施例4>
アルミニウム合金溶湯として、Ce:10.0質量%、Cu:1.50質量%、Mg:0.55質量%、Ni:0.16質量%、Al:87.79質量%を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例1と同様にして、鋳造材1を得た。
Example 4
As a molten aluminum alloy, Ce: 10.0 mass%, Cu: 1.50 mass%, Mg: 0.55 mass%, Ni: 0.16 mass%, Al: 87.79 mass%, unavoidable impurities A cast material 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that a molten aluminum alloy containing H was used.

<実施例5>
アルミニウム合金溶湯として、Ce:10.0質量%、Cu:8.00質量%、Mg:0.55質量%、Ni:0.16質量%、Al:81.29質量%を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例1と同様にして、鋳造材1を得た。
Example 5
As a molten aluminum alloy, it contains 10.0 mass% of Ce, 8.00 mass% of Cu, 0.55 mass% of Mg, 0.16 mass% of Ni, 81.29 mass% of Al, and unavoidable impurities A cast material 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that a molten aluminum alloy containing H was used.

<実施例6>
アルミニウム合金溶湯として、Ce:10.0質量%、Cu:4.50質量%、Mg:1.00質量%、Ni:0.16質量%、Al:84.34質量%を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例1と同様にして、鋳造材1を得た。
Example 6
As a molten aluminum alloy, it contains 10.0 mass% of Ce, 4.50 mass% of Cu, 1.00 mass% of Mg, 0.16 mass% of Ni, 84.34 mass% of Al, and unavoidable impurities A cast material 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that a molten aluminum alloy containing H was used.

<実施例7>
アルミニウム合金溶湯として、Ce:10.0質量%、Cu:4.50質量%、Mg:2.00質量%、Ni:0.16質量%、Al:83.34質量%を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例1と同様にして、鋳造材1を得た。
Example 7
As a molten aluminum alloy, Ce: 10.0 mass%, Cu: 4.50 mass%, Mg: 2.00 mass%, Ni: 0.16 mass%, Al: 83.34 mass%, unavoidable impurities A cast material 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that a molten aluminum alloy containing H was used.

<実施例8>
アルミニウム合金溶湯として、Ce:10.0質量%、Cu:4.50質量%、Mg:0.55質量%、Al:84.95質量%を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例1と同様にして、鋳造材1を得た。
Example 8
An aluminum alloy melt containing 10.0 mass% of Ce, 4.50 mass% of Cu, 0.55 mass% of Mg, 84.95 mass% of Al as molten aluminum alloy and containing unavoidable impurities is used. A cast material 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above.

<実施例9>
アルミニウム合金溶湯として、Ce:10.0質量%、Cu:4.50質量%、Mg:0.55質量%、Ni:0.10質量%、Al:84.85質量%を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例1と同様にして、鋳造材1を得た。
Example 9
As a molten aluminum alloy, Ce: 10.0 mass%, Cu: 4.50 mass%, Mg: 0.55 mass%, Ni: 0.10 mass%, Al: 84.85 mass%, unavoidable impurities A cast material 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that a molten aluminum alloy containing H was used.

<実施例10>
アルミニウム合金溶湯として、Ce:10.0質量%、Cu:4.50質量%、Mg:0.55質量%、Ni:0.25質量%、Al:84.70質量%を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例1と同様にして、鋳造材1を得た。
Example 10
As a molten aluminum alloy, Ce: 10.0 mass%, Cu: 4.50 mass%, Mg: 0.55 mass%, Ni: 0.25 mass%, Al: 84.70 mass%, unavoidable impurities A cast material 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that a molten aluminum alloy containing H was used.

<比較例1>
アルミニウム合金溶湯として、Si:11.2質量%、Cu:4.50質量%、Mg:0.55質量%、Ni:0.18質量%、Al:83.57質量%を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例1と同様にして、鋳造材を得た。
Comparative Example 1
As a molten aluminum alloy, Si: 11.2 mass%, Cu: 4.50 mass%, Mg: 0.55 mass%, Ni: 0.18 mass%, Al: 83.57 mass%, unavoidable impurities A cast material was obtained in the same manner as Example 1, except that a molten aluminum alloy containing H was used.

<比較例2>
アルミニウム合金溶湯として、Ce:6.0質量%、Cu:4.50質量%、Mg:0.55質量%、Ni:0.16質量%、Al:88.79質量%を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例1と同様にして、鋳造材を得た。
Comparative Example 2
As a molten aluminum alloy, Ce: 6.0% by mass, Cu: 4.50% by mass, Mg: 0.55% by mass, Ni: 0.16% by mass, Al: 88.79% by mass, unavoidable impurities A cast material was obtained in the same manner as Example 1, except that a molten aluminum alloy containing H was used.

<比較例3>
アルミニウム合金溶湯として、Ce:16.0質量%、Cu:4.50質量%、Mg:0.55質量%、Ni:0.16質量%、Al:78.79質量%を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例1と同様にして、鋳造材を得た。
Comparative Example 3
As a molten aluminum alloy, Ce: 16.0 mass%, Cu: 4.50 mass%, Mg: 0.55 mass%, Ni: 0.16 mass%, Al: 78.79 mass%, unavoidable impurities A cast material was obtained in the same manner as Example 1, except that a molten aluminum alloy containing H was used.

<比較例4>
アルミニウム合金溶湯として、Ce:10.0質量%、Cu:0.10質量%、Mg:0.55質量%、Ni:0.16質量%、Al:89.19質量%を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例1と同様にして、鋳造材を得た。
Comparative Example 4
As a molten aluminum alloy, Ce: 10.0 mass%, Cu: 0.10 mass%, Mg: 0.55 mass%, Ni: 0.16 mass%, Al: 89.19 mass%, unavoidable impurities A cast material was obtained in the same manner as Example 1, except that a molten aluminum alloy containing H was used.

<比較例5>
アルミニウム合金溶湯として、Ce:10.0質量%、Cu:12.00質量%、Mg:0.55質量%、Ni:0.16質量%、Al:77.29質量%を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例1と同様にして、鋳造材を得た。
Comparative Example 5
As a molten aluminum alloy, Ce: 10.0 mass%, Cu: 12.00 mass%, Mg: 0.55 mass%, Ni: 0.16 mass%, Al: 77.29 mass%, unavoidable impurities A cast material was obtained in the same manner as Example 1, except that a molten aluminum alloy containing H was used.

<比較例6>
アルミニウム合金溶湯として、Ce:10.0質量%、Cu:4.50質量%、Ni:0.16質量%、Al:85.34質量%を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例1と同様にして、鋳造材を得た。
Comparative Example 6
As molten aluminum alloy, an aluminum alloy melt containing Ce: 10.0 mass%, Cu: 4.50 mass%, Ni: 0.16 mass%, Al: 85.34 mass% and containing unavoidable impurities is used. A cast material was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above.

<比較例7>
アルミニウム合金溶湯として、Ce:10.0質量%、Cu:4.50質量%、Mg:4.00質量%、Ni:0.16質量%、Al:81.34質量%を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例1と同様にして、鋳造材を得た。
Comparative Example 7
As a molten aluminum alloy, Ce: 10.0 mass%, Cu: 4.50 mass%, Mg: 4.00 mass%, Ni: 0.16 mass%, Al: 81.34 mass%, unavoidable impurities A cast material was obtained in the same manner as Example 1, except that a molten aluminum alloy containing H was used.

<比較例8>
アルミニウム合金溶湯として、Ce:10.0質量%、Cu:4.50質量%、Mg:0.55質量%、Ni:0.35質量%、Al:84.60質量%を含有し、不可避不純物を含有するアルミニウム合金溶湯を用いた以外は、実施例1と同様にして、鋳造材を得た。
Comparative Example 8
As a molten aluminum alloy, Ce: 10.0 mass%, Cu: 4.50 mass%, Mg: 0.55 mass%, Ni: 0.35 mass%, Al: 84.60 mass%, unavoidable impurities A cast material was obtained in the same manner as Example 1, except that a molten aluminum alloy containing H was used.

Figure 2019108579
Figure 2019108579

Figure 2019108579
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上記のようにして得られた各鋳造材について下記評価法に基づいて各種評価を行った。これらの結果を表1、2に示す。なお、表1、2において、(A/B)値は、「150℃での引張強度A(MPa)」を「常温での引張強度B(MPa)」で除した値である。また、表1〜2中の各元素欄において「−」の表記は、検出限界(0.005質量%)未満の数値であること(即ち当該元素が検出されなかったこと)を示している。   Various evaluations were performed based on the following evaluation methods for each cast material obtained as described above. These results are shown in Tables 1 and 2. In Tables 1 and 2, the (A / B) value is a value obtained by dividing “tensile strength A (MPa) at 150 ° C.” by “tensile strength B (MPa) at normal temperature”. Moreover, in each element column in Tables 1-2, the description of "-" has shown that it is a numerical value below a detection limit (0.005 mass%) (that is, the said element was not detected).

<常温での引張強度評価法>
得られたアルミニウム合金鋳造材(円柱体)の一部を切り出して、JIS 4号試験片を作製し、JIS Z2241−2011年の規定に準拠して、試験片について常温(25℃)の測定環境下で引張試験を行うことによって、常温での引張強度(MPa)を測定した。
<Evaluation method of tensile strength at normal temperature>
A part of the obtained aluminum alloy cast material (cylindrical body) is cut out to prepare a JIS No. 4 test piece, and the measurement environment of a normal temperature (25 ° C.) of the test piece in accordance with the provisions of JIS Z2241-2011. The tensile strength (MPa) at normal temperature was measured by conducting a tensile test below.

<150℃での引張強度評価法>
得られたアルミニウム合金鋳造材(円柱体)の一部を切り出して、JIS 4号試験片を作製し、JIS Z2241−2011年の規定に準拠して、試験片を150℃に100時間保持した後に150℃の測定環境下で引張試験を行うことによって、150での引張強度(MPa)を測定した。
<Evaluation method of tensile strength at 150 ° C>
A part of the obtained aluminum alloy cast material (cylindrical body) is cut out to prepare a JIS No. 4 test piece, and after maintaining the test piece at 150 ° C. for 100 hours in accordance with the provisions of JIS Z2241-2011. The tensile strength (MPa) at 150 was measured by conducting a tensile test in a measuring environment of 150 ° C.

<200℃での引張強度評価法>
得られたアルミニウム合金鋳造材(円柱体)の一部を切り出して、JIS 4号試験片を作製し、JIS Z2241−2011年の規定に準拠して、試験片を200℃に100時間保持した後に150℃の測定環境下で引張試験を行うことによって、200での引張強度(MPa)を測定した。
<Evaluation method of tensile strength at 200 ° C>
A part of the obtained aluminum alloy cast material (cylindrical body) is cut out to prepare a JIS No. 4 test piece, and after keeping the test piece at 200 ° C. for 100 hours in accordance with the provisions of JIS Z2241-2011. The tensile strength (MPa) at 200 was measured by conducting a tensile test in a measuring environment of 150 ° C.

<伸び率の評価法>
得られたアルミニウム合金鋳造材(円柱体)の一部を切り出して、JIS 4号試験片を作製し、JIS Z2241−2011年の規定に準拠して、試験片について常温(25℃)の測定環境下で引張試験を行い、引張試験片の引張試験前の標点間距離を「L0」とし、引張試験による破断後(破断直前時)の標点間距離を「L」としたとき、
伸び率(%)={(L−L0)/L0}×100
上記計算式で求められる値を伸び率(%)とした。
<Evaluation method of growth rate>
A part of the obtained aluminum alloy cast material (cylindrical body) is cut out to prepare a JIS No. 4 test piece, and the measurement environment of a normal temperature (25 ° C.) of the test piece in accordance with the provisions of JIS Z2241-2011. When a tensile test is performed below and the distance between control points before the tensile test of the tensile test piece is "L 0 " and the distance between control marks after breaking by the tensile test (immediately before breaking) is "L",
Elongation rate (%) = {(L-L 0 ) / L 0 } × 100
The value obtained by the above formula was taken as the elongation rate (%).

<総合評価>
アルミニウム合金鋳造材の150℃での引張強度を「A」(MPa)とし、アルミニウム合金鋳造材の常温引張強度を「B」(MPa)とし、(A/B)値を求めて、
(判定基準)
「◎」…0.985<A/B<1.015
「○」…0.95<A/B≦0.985、又は、1.015≦A/B<1.05
「×」…A/B≦0.95、又は、1.05≦A/B
上記判定基準に基づいて総合評価を行った。
<Overall evaluation>
Assuming that the tensile strength at 150 ° C. of the casted aluminum alloy is “A” (MPa), the tensile strength at room temperature of the casted aluminum alloy is “B” (MPa), and the (A / B) value is obtained.
(Judgment criteria)
“◎”: 0.985 <A / B <1.015
“O”: 0.95 <A / B ≦ 0.985, or 1.015 ≦ A / B <1.05
“×”... A / B ≦ 0.95 or 1.05 ≦ A / B
An overall evaluation was made based on the above criteria.

表から明らかなように、本発明に係る実施例1〜10のアルミニウム合金鋳造材(アルミニウム合金材)は、150℃での引張強度の低下が無く又は殆どなくて、常温域から150℃の高温域までほぼ一定の安定した十分な強度を確保できている。従って、本発明のアルミニウム合金材の常温強度の評価結果に基づいて150℃までの高温での強度の品質保証も可能となる。   As apparent from the table, the casted aluminum alloy (aluminum alloy material) of Examples 1 to 10 according to the present invention has high temperature from normal temperature range to 150 ° C. with little or no decrease in tensile strength at 150 ° C. An almost constant, stable and sufficient strength is secured to the region. Therefore, based on the evaluation result of the normal temperature strength of the aluminum alloy material of the present invention, quality assurance of strength at high temperatures up to 150 ° C. is also possible.

これに対し、本発明の規定範囲を逸脱した合金組成の比較例1、2、4、6のアルミニウム合金鋳造材では、常温での引張強度と比較して150℃での引張強度の低下が相当に大きいものであった。また、本発明の規定範囲を逸脱した合金組成の比較例3、5、7、8では、それぞれ過剰量のCe、Cu、Mg、Niにより靱性が低下して加工性が低下し、溶体化処理後の焼き入れ時に鋳造材に割れが発生するという問題があったため、これらについては上記各種の評価には供しなかった(表2参照)。   On the other hand, in the aluminum alloy cast materials of Comparative Examples 1, 2, 4, and 6 of the alloy composition deviating from the specified range of the present invention, the reduction in tensile strength at 150 ° C. is considerable compared to the tensile strength at normal temperature. It was a big one. Further, in Comparative Examples 3, 5, 7 and 8 of alloy compositions deviating from the specified range of the present invention, the toughness is lowered due to excessive amounts of Ce, Cu, Mg and Ni, respectively, and the workability is lowered, and the solution treatment is performed. There was a problem that cracking occurred in the cast material at the time of subsequent quenching, so these were not used for the above-mentioned various evaluations (see Table 2).

本発明に係るアルミニウム合金材は、例えば、自動車その他の各種輸送機器に用いられる内燃機関用部品(例えばピストン等)、コンプレッサ部品(例えばコンプレッサホイール等)等の製造のためのアルミニウム合金材(素形材)として好適に用いられるが、特にこのような用途に限定されるものではない。   The aluminum alloy material according to the present invention is, for example, an aluminum alloy material (raw form) for manufacturing parts for internal combustion engines (for example, piston etc.) and compressor parts (for example compressor wheel etc.) used for automobiles and other various transport devices. Materials, but is not particularly limited to such applications.

1…アルミニウム合金製品 1 ... Aluminum alloy products

Claims (6)

Ce:7.0質量%〜15.0質量%、Cu:0.5質量%〜10.0質量%、Mg:0.2質量%〜3.0質量%を含有し、Niの含有率が0.3質量%以下であり、残部がAl及び不可避不純物からなるアルミニウム合金材。   Ce: 7.0% by mass to 15.0% by mass, Cu: 0.5% by mass to 10.0% by mass, Mg: 0.2% by mass to 3.0% by mass, and the Ni content is The aluminum alloy material which is 0.3 mass% or less, and remainder becomes from Al and an unavoidable impurity. 前記アルミニウム合金材の150℃での引張強度を「A」(MPa)とし、前記アルミニウム合金材の常温引張強度を「B」(MPa)としたとき、0.95<A/B<1.05である請求項1に記載のアルミニウム合金材。   Assuming that the tensile strength at 150 ° C. of the aluminum alloy material is “A” (MPa) and the normal temperature tensile strength of the aluminum alloy material is “B” (MPa), 0.95 <A / B <1.05 The aluminum alloy material according to claim 1, which is 前記アルミニウム合金は、さらに、Fe、Mn、Sn、Sc、Ti、Zr、V、W、Cr、Co、Mo、Ag、Ta、Hf、NbおよびSrからなる群より選ばれる1種または2種以上の金属を、それぞれ0.01質量%〜5.0質量%含有する請求項1または2に記載のアルミニウム合金材。   The aluminum alloy is one or more selected from the group consisting of Fe, Mn, Sn, Sc, Ti, Zr, W, Cr, Co, Mo, Ag, Ta, Hf, Nb and Sr. The aluminum alloy material according to claim 1 or 2, containing 0.01% by mass to 5.0% by mass of each of the metals listed above. Ce:7.0質量%〜15.0質量%、Cu:0.5質量%〜10.0質量%、Mg:0.2質量%〜3.0質量%を含有し、Niの含有率が0.3質量%以下であり、残部がAl及び不可避不純物からなるアルミニウム合金の溶湯を得る溶湯形成工程と、
前記得られた溶湯を鋳造加工することによって鋳造材を得る鋳造工程と、を含むことを特徴とするアルミニウム合金製品の製造方法。
Ce: 7.0% by mass to 15.0% by mass, Cu: 0.5% by mass to 10.0% by mass, Mg: 0.2% by mass to 3.0% by mass, and the Ni content is A molten metal forming step of obtaining a molten metal of an aluminum alloy having 0.3 mass% or less and the balance being Al and unavoidable impurities;
A casting process for obtaining a cast material by casting the obtained molten metal, and a method of producing an aluminum alloy product.
前記得られた鋳造材の150℃での引張強度を「A」(MPa)とし、前記鋳造材の常温引張強度を「B」(MPa)としたとき、0.95<A/B<1.05である請求項4に記載のアルミニウム合金製品の製造方法。   Assuming that the tensile strength at 150 ° C. of the obtained cast material is “A” (MPa) and the normal temperature tensile strength of the cast material is “B” (MPa), 0.95 <A / B <1. The method for producing an aluminum alloy product according to claim 4, which is 05. 前記アルミニウム合金溶湯は、さらに、Fe、Mn、Sn、Sc、Ti、Zr、V、W、Cr、Co、Mo、Ag、Ta、Hf、NbおよびSrからなる群より選ばれる1種または2種以上の金属を、それぞれ0.01質量%〜5.0質量%含有する請求項4または5に記載のアルミニウム合金製品の製造方法。   The aluminum alloy molten metal is further selected from the group consisting of Fe, Mn, Sn, Sc, Ti, Zr, V, W, Cr, Co, Mo, Ag, Ta, Hf, Nb and Sr. The method for producing an aluminum alloy product according to claim 4 or 5, wherein each of the above metals is contained in 0.01% by mass to 5.0% by mass.
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