JP2020524744A - アルミニウム系合金 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の目的は、低価や物理的かつ機械的特性、形成性及び耐腐食性の総合的に高いレベル、特に焼鈍後の優れる機械的特性(引張強度400MPA以上、降伏強度300MPA以上、相対延長15%以上)及び形成加工における優れる形成性を有する新しい高強度アルミニウム合金の創生である。
Al6Mnの二次析出物 2.0〜3.0
鉄及びカルシウム・鉄からなるグループから選択された少なくとも1つの元素を含む共晶相 0.5〜6.0
アルミニウムマトリックス 残り
個別製造では、上記の合金の元素比率は以下のとおりである(質量%)。
ジルコニウム 0.08〜0.17
マンガン 0.4〜1.2
クロム 0.1〜0.2
チタン 0.04〜0.2
スカンジウム 0.08〜0.15
セリウム 0.10〜0.50
アルミニウム及び不可避不純物 残り
焼鈍後を含む優れる機械的特性を達成するために、アルミニウム合金の構造がマグネシウムを最大限に添加されたアルミニウム固溶体及び最大数の二次析出の粒子、特に平均粒度200nm以下のAl6Mn相、平均粒度50nm以下のAl7Cr相、Al3(Zr、X)粒子(注:X元素は平均粒度10nm以下・平均粒子間隔50nm以下のL12型格子を有するTi及び/又はSc)を含むべきであることが確認された。
標準鋳造モードを使用する場合、ジルコニウム含有量が0.50質量%を超えると、D023型格子を有する相の一次結晶の構造における成形があり得るが、これは認められない。
合金は、アルミニウム(99.99%)、銅(99.9%)、マグネシウム(99.90)及び二重ドーパント材料(Al−10Mn、Al−10Zr、Al−2Sc、Al−10Fe、Al−10Cr、Al−12Si)との装入材を用いて電気抵抗炉において黒鉛るつぼ中で調製された。相成分の数と液相温度(Tl)はThermo−Calcソフト(データベースTTAL5)を用いて計算された。溶融温度と鋳造の選択はTl+50℃の条件に基づいて採用された。
化学成分はARL4460分光計で測定された。
実験環境では平らなインゴットの試作合金10個が調製された。化学成分は表1に表示されている。鋳造状態における合金構造は、鉄とセリウムを含有する共晶相を背景とするアルミニウム固溶体だった。D023型一次晶は確認されなかった。ケイ素の試作合金強度への影響は300度から450度までの段階的な焼鈍(間隔:50度、各段階の時間:3時間)を伴う硬度変動(HB)により評価された。硬度測定結果は図2に表示されている。
実験環境では厚さ0.8mmのシート状の圧延品の試作合金6個が調製された。化学成分は表2に表示されている。
実験環境では合金第15号(表2)及び化学成分が表4に表示されている合金を用いて4つの冷却速度、特に共晶相の構造成分寸法及び一次晶の有無の評価のためにインゴット試料と粉末試料が調製された。
本発明の目的は、低価や物理的かつ機械的特性、形成性及び耐腐食性の総合的に高いレベル、特に焼鈍後の優れる機械的特性(引張強度400MPA以上、降伏強度300MPA以上、相対延長15%以上)及び形成加工における優れる形成性を有する新しい高強度アルミニウム合金の創生である。
Al6Mn及びAl 7 Crの二次析出物 2.0〜3.0
鉄及びカルシウム・ケイ素からなるグループから選択された少なくとも1つの元素を含む共晶相 0.5〜6.0
アルミニウムマトリックス 残り
個別製造では、二次析出物のAl 3 (Zr、X)相の粒子間の距離は50nm以下である。合金中のジルコニウム、スカンジウム及びチタンの含有量は、Zr+Sc*2+Ti>0.4質量%の条件を満たす。
焼鈍後を含む優れる機械的特性を達成するために、アルミニウム合金の構造がマグネシウムを最大限に添加されたアルミニウム固溶体及び最大数の二次析出の粒子、特に平均粒度200nm以下のAl6Mn相、平均粒度50nm以下のAl7Cr相、Al3(Zr、X)粒子(注:X元素は平均粒度10nm以下・平均粒子間隔50nm以下のL12型格子を有するTi及び/又はSc)を含むべきであることが確認された。
標準鋳造モードを使用する場合、ジルコニウム含有量が0.50質量%を超えると、D023型格子を有する相の一次結晶の構造における成形があり得るが、これは認められない。
合金は、アルミニウム(99.99%)、銅(99.9%)、マグネシウム(99.90)及び二重ドーパント材料(Al−10Mn、Al−10Zr、Al−2Sc、Al−10Fe、Al−10Cr、Al−12Si)との装入材を用いて電気抵抗炉において黒鉛るつぼ中で調製された。相成分の数と液相温度(Tl)はThermo−Calcソフト(データベースTTAL5)を用いて計算された。溶融温度と鋳造の選択はTl+50℃の条件に基づいて採用された。
化学成分はARL4460分光計で測定された。
実験環境では平らなインゴットの試作合金10個が調製された。化学成分は表1に表示されている。鋳造状態における合金構造は、鉄とセリウムを含有する共晶相を背景とするアルミニウム固溶体だった。D023型一次晶は確認されなかった。ケイ素の試作合金強度への影響は300度から450度までの段階的な焼鈍(間隔:50度、各段階の時間:3時間)を伴う硬度変動(HB)により評価された。硬度測定結果は図1に表示されている。
実験環境では厚さ0.8mmのシート状の圧延品の試作合金6個が調製された。化学成分は表2に表示されている。
実験環境では合金第15号(表2)及び化学成分が表4に表示されている合金を用いて4つの冷却速度、特に共晶相の構造成分寸法及び一次晶の有無の評価のためにインゴット試料と粉末試料が調製された。
Claims (15)
- ジルコニウム、鉄、マンガン、クロム、スカンジウム及び非必須のマグネシウムを含むアルミニウム合金であって、
前記合金は、ケイ素と、セリウム・カルシウムからなるグループから選択された少なくとも1つの共晶形成元素と、を含み、
前記合金の構造は、アルミニウムマトリックスであり、主にケイ素及び非必須のマグネシウム、L12型格子を有する20nm以下のAl3(Zr、Sc)相の二次析出物、Al6Mn及びAl7Crの二次析出物及び平均粒度1μm以下の粒子から構成される鉄・カルシウム・セリウムを含有する共晶相を含み、その相の比率は以下のとおりである(質量%)ことを特徴とする合金。
Al3(Zr、Sc)の二次析出物 0.5〜1.0
Al6Mnの二次析出物 2.0〜3.0
鉄及びカルシウム・鉄からなるグループから選択された少なくとも1つの元素を含む共晶相 0.5〜6.0
アルミニウムマトリックス 残り - 二次析出物のAl3(Zr、X)相の粒子間の距離は50nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の合金。
- ケイ素濃度は、焼鈍後の20HB以上の合金硬度上昇(ケイ素含有量:0.3質量%以下)に基づいて選択されたことを特徴とする請求項1に記載の合金。
- ジルコニウム、スカンジウム及びチタンの濃度は、Zr+Sc*2+Ti>0.4質量%の条件を満たすことに基づいて選択されたことを特徴とする請求項1に記載の合金。
- ジルコニウム含有量は0.10〜0.50質量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の合金。
- 鉄含有量は0.10〜0.30質量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の合金。
- マンガン含有量は0.40〜1.5質量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の合金。
- クロム含有量は0.15〜0.6質量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の合金。
- マグネシウム含有量は2.0〜5.2質量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の合金。
- スカンジウム含有量は0.09〜0.25質量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の合金。
- チタン含有量は0.02〜0.10質量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の合金。
- ケイ素含有量は0.10〜0.50質量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の合金。
- セリウム含有量は0.10〜5.0質量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の合金。
- カルシウム含有量は0.10〜2.0質量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の合金。
- マグネシウムを含まないことを特徴とする請求項1に記載の合金。
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