JP2021195605A - Al-Mn BASED ALUMINUM ALLOY CASTING AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME - Google Patents

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武之 渡邉
Takeyuki Watanabe
和宏 織田
Kazuhiro Oda
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Abstract

To provide an Al-Mn based aluminum alloy casting having a fine and homogeneous metallographic structure, and a method for manufacturing the same, more concretely, to provide an Al-Mn based aluminum alloy casting capable of improving ductility while maintaining a strength, a Young's modulus and a sufficiently low conductivity equal to or more than those of the conventional Al-Mn based aluminum alloy casting, and a method for simply and efficiently manufacturing the same.SOLUTION: An Al-Mn based aluminum alloy casting consists of aluminium alloy including Mn of 2.0-12.0 mass%. A metallographic structure mainly consists of an Al-Mn eutectic structure and an Al6Mn based crystallized product; an average Ferre size of the Al6Mn based crystallized product is 30 μm or less; and an area ratio occupied by the crystallized product of less than 10 μm2 is 40% or less to the total area of the crystallized product.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は微細かつ均質な金属組織を有するAl−Mn系アルミニウム合金鋳物およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an Al—Mn-based aluminum alloy casting having a fine and homogeneous metal structure and a method for producing the same.

Al−Mn系アルミニウム合金は高い強度と優れた耐食性を兼ね備えているため、飲料缶や建材等、幅広い用途に使用されている。Mnは比較的安価であることに加え、AlMn系晶出物は電気化学的にアルミニウム母材に対して安定であり、耐食性を損なわない。また、Al−Mn系アルミニウム合金は、Mnの添加量を増加させることによりヤング率等の力学的特性が向上することが知られている。 Since Al-Mn-based aluminum alloy has both high strength and excellent corrosion resistance, it is used in a wide range of applications such as beverage cans and building materials. In addition to the relatively low cost of Mn, Al 6 Mn-based crystallized products are electrochemically stable with respect to the aluminum base material and do not impair corrosion resistance. Further, it is known that the Al—Mn-based aluminum alloy improves mechanical properties such as Young's modulus by increasing the amount of Mn added.

しかしながら、Mnの添加量が共晶組成(Mn:1.95質量%)以上となる過共晶組織では延性が低下する傾向を示し、当該傾向はMn量の増加に伴い顕著になる。より具体的には、過共晶組成では鋳造時にAl−Mn系化合物が初晶として晶出し、当該晶出物が粗大化することで、鋳造材に応力が印加された際に破壊の起点となる。 However, in a hypereutectic structure in which the amount of Mn added is eutectic composition (Mn: 1.95% by mass) or more, the ductility tends to decrease, and this tendency becomes remarkable as the amount of Mn increases. More specifically, in the hypereutectic composition, the Al—Mn-based compound crystallizes as primary crystals during casting, and the crystallized material becomes coarse, which serves as a starting point of fracture when stress is applied to the cast material. Become.

これに対し、例えば、特許文献1(特開2018−70899号公報)では、Mnを3.0〜12重量%含み、主とする金属組織がAl−Mn共晶組織であり、Al−Mn系化合物の結晶粒の長径の最大径が100μm未満であることを特徴とする、過共晶Al−Mn系アルミニウム合金鋳造材、が開示されている。 On the other hand, for example, in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-70899), Mn is contained in an amount of 3.0 to 12% by weight, and the main metal structure is an Al—Mn eutectic structure, which is an Al—Mn system. A hypercolonic Al—Mn-based aluminum alloy casting material, characterized in that the maximum major axis of the crystal grains of the compound is less than 100 μm, is disclosed.

上記特許文献1に記載の過共晶Al−Mn系アルミニウム合金鋳造材においては、冷却速度500℃/s以上で鋳造すると過冷却状態で凝固がおこり、過共晶Al−Mn系アルミニウム合金においても、初晶Al−Mn系化合物が殆ど晶出せずに微細な共晶組織が形成されることから、遷移金属元素を添加することなく、初晶Al−Mn系化合物の晶出及び粗大化を抑制することができる、とされている。 In the hypereutectic Al-Mn-based aluminum alloy cast material described in Patent Document 1, solidification occurs in the super-cooled state when cast at a cooling rate of 500 ° C./s or higher, and even in the hypereutectic Al-Mn-based aluminum alloy. Since a fine eutectic structure is formed with almost no crystallization of the primary Al-Mn-based compound, crystallization and coarsening of the primary-crystal Al-Mn-based compound are suppressed without adding a transition metal element. It is said that it can be done.

特開2018−70899号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-70899

特許文献1に記載の過共晶Al−Mn系アルミニウム合金鋳造材においては、鋳造時の冷却速度を大きくすることで、延性及び靭性を低下させるAl−Mn系化合物の粗大化を効果的に抑制している。一方で、金属組織の均質性がアルミニウム合金材の機械的性質に及ぼす影響も大きいところ、当該観点からの組織制御はなされていない。 In the hypereutectic Al-Mn-based aluminum alloy casting material described in Patent Document 1, the coarsening of the Al-Mn-based compound, which lowers ductility and toughness, is effectively suppressed by increasing the cooling rate during casting. is doing. On the other hand, the homogeneity of the metal structure has a large effect on the mechanical properties of the aluminum alloy material, and the structure is not controlled from this point of view.

即ち、現状ではAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の強度及び延性を含む各種特性が最大限に発現されるように、金属組織が十分に最適化されているとは言い難く、組織の微細化に加えて均質化を図ることができれば、例えば、Al−Mn系アルミニウム合金鋳物の機械的性質の更なる向上が期待できる。 That is, at present, it cannot be said that the metal structure is sufficiently optimized so that various properties including the strength and ductility of the Al—Mn-based aluminum alloy casting are exhibited to the maximum, and in addition to the miniaturization of the structure. If homogenization can be achieved, for example, further improvement in mechanical properties of Al—Mn-based aluminum alloy castings can be expected.

以上のような従来技術における問題点に鑑み、本発明の目的は、微細かつ均質な金属組織を有するAl−Mn系アルミニウム合金鋳物及びその製造方法を提供することにある。より具体的には、従来のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物と同等以上の強度及びヤング率と十分に低い導電率を維持しつつ、延性が向上したAl−Mn系アルミニウム合金鋳物及びその簡便かつ効率的な製造方法を提供することを目的としている。 In view of the above problems in the prior art, an object of the present invention is to provide an Al—Mn-based aluminum alloy casting having a fine and homogeneous metal structure and a method for producing the same. More specifically, Al-Mn-based aluminum alloy castings with improved ductility while maintaining strength equal to or higher than that of conventional Al-Mn-based aluminum alloy castings, Young's ratio, and sufficiently low conductivity, and their convenience and efficiency. The purpose is to provide a conventional manufacturing method.

本発明者らは、上記目的を達成すべく、Al−Mn系アルミニウム合金鋳物の製造条件、Al−Mn系アルミニウム合金鋳物の金属組織及びAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の種々の物性の関係について鋭意研究を重ねた結果、溶湯過熱処理を用いてAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の組織微細化と組織均質化を同時に達成すること等が極めて有効であることを見出し、本発明に到達した。 In order to achieve the above object, the present inventors are keen on the relationship between the manufacturing conditions of the Al-Mn-based aluminum alloy casting, the metal structure of the Al-Mn-based aluminum alloy casting, and various physical properties of the Al-Mn-based aluminum alloy casting. As a result of repeated studies, it was found that it is extremely effective to simultaneously achieve microstructural fineness and microstructural homogenization of Al—Mn-based aluminum alloy castings by using molten metal overheat treatment, and reached the present invention.

即ち、本発明は、
Mn:2.0〜12.0質量%を含むアルミニウム合金からなり、
金属組織が主としてAl−Mn共晶組織とAlMn系晶出物からなり、
前記AlMn系晶出物の平均フェレ径が30μm以下であり、
晶出物の総面積に対して、10μm未満の晶出物が占める面積率が40%以下であること、
を特徴とするAl−Mn系アルミニウム合金鋳物、を提供する。
That is, the present invention
Mn: made of an aluminum alloy containing 2.0 to 12.0% by mass.
The metallographic structure mainly consists of an Al-Mn eutectic structure and an Al 6 Mn-based crystallized product.
The average ferret diameter of the Al 6 Mn-based crystallized product is 30 μm or less.
The area ratio of crystallization of less than 10 μm 2 to the total area of crystallization is 40% or less.
Provided is an Al—Mn-based aluminum alloy casting, which is characterized by the above.

本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物においては、AlMn系晶出物の平均フェレ径が30μm以下となるように微細化されていることに加え、晶出物の総面積に対して、10μm未満の晶出物が占める面積率が40%以下となっていることが最大の特徴となっている。 In the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention, in addition to being miniaturized so that the average ferret diameter of the Al 6 Mn-based crystallized product is 30 μm or less, the total area of the crystallized product is relative to the total area of the crystallized product. The biggest feature is that the area ratio occupied by crystallization of less than 10 μm 2 is 40% or less.

一般的に、不均質な微細組織分布は金属材の強度及び延性等を低下させるが、Al−Mn系アルミニウム合金鋳物の微細組織分布とAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の引張特性の関係を詳細に調査したところ、晶出物の総面積に対して、10μm未満の晶出物が占める面積率の多い少ないが、微細組織の均質性を低下させる主要因であることが明らかとなった。一般に化合物は微細な方が良いとされることが多い。しかし本願発明者が鋭意研究を重ねた結果、微細な晶出物が多すぎても、機械的特性に好ましくないことが明らかとなった。全ての晶出物を微細化できれば最も良いが、実際に鋳造物を製造するとなると、ある程度は100μm程度の大きさを有する晶出物が形成されてしまう。そのような状態で、10μm未満の晶出物が多すぎると組織の均質化が悪くなる。本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物においては、当該微細AlMn系晶出物において、10μm未満の晶出物が占める面積率が40%以下となるように組織制御されており、優れた強度と延性が両立されている。 In general, the inhomogeneous microstructure distribution reduces the strength and ductility of metal materials, but the relationship between the microstructure distribution of Al-Mn-based aluminum alloy castings and the tensile properties of Al-Mn-based aluminum alloy castings is detailed. As a result of the investigation , it was clarified that the area ratio of the crystallization of less than 10 μm 2 is large and small with respect to the total area of the crystallization, but it is the main factor that lowers the homogeneity of the microstructure. In general, it is often said that finer compounds are better. However, as a result of diligent research by the inventor of the present application, it has become clear that even if there are too many fine crystals, it is not preferable for the mechanical properties. It is best if all the crystallization can be miniaturized, but when the casting is actually manufactured, crystallization having a size of about 100 μm 2 is formed to some extent. In such a state, if there are too many crystallizations of less than 10 μm 2, the homogenization of the structure will be poor. In the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention, the structure of the fine Al 6 Mn-based crystallized material is controlled so that the area ratio occupied by the crystallized material of less than 10 μm 2 is 40% or less, which is excellent. Both strength and ductility are achieved.

また、本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物においては、共晶α(Al)の結晶粒界に存在する前記AlMn系晶出物の平均フェレ径が5μm以下であること、が好ましい。共晶α(Al)の結晶粒界に粗大なAlMn系晶出物が存在する場合はAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の延性及び靭性を顕著に低下させるが、当該AlMn系晶出物の平均フェレ径が5μm以下となっていることで、Al−Mn系アルミニウム合金鋳物に優れた延性及び靭性を付与することができる。 Further, in the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention, it is preferable that the average ferret diameter of the Al 6 Mn-based crystallized product present at the grain boundary of the eutectic α (Al) is 5 μm or less. When coarse Al 6 Mn-based crystals are present at the crystal grain boundaries of the eutectic α (Al), the ductility and toughness of the Al—Mn-based aluminum alloy casting are significantly reduced, but the Al 6 Mn-based crystals are crystallized. When the average ferret diameter of the object is 5 μm or less, excellent durability and toughness can be imparted to the Al—Mn-based aluminum alloy casting.

また、本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物においては、前記Mnの含有量を3.0〜5.0質量%とすること、が好ましい。Mnの含有量を3.0質量%以上とすることで、Al−Mn系アルミニウム合金鋳物の強度やヤング率を十分に向上させることができる。一方で、Mnの含有量を5.0質量%以下とすることで、凝固過程においてAl−Mn系化合物としてAlMn系晶出物のみを晶出させることができ、組織の微細化及び均質化の効果を確実に発現させることができる。なお、Mnの含有量が5.0質量%よりも大きくなった場合は、溶湯の冷却過程において、AlMn系晶出物が晶出する領域が存在する。 Further, in the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention, it is preferable that the Mn content is 3.0 to 5.0% by mass. By setting the Mn content to 3.0% by mass or more, the strength and Young's modulus of the Al—Mn-based aluminum alloy casting can be sufficiently improved. On the other hand, by setting the Mn content to 5.0% by mass or less, only Al 6 Mn-based crystals can be crystallized as Al-Mn-based compounds in the solidification process, resulting in finer structure and homogeneity. The effect of chemical conversion can be surely expressed. When the Mn content is larger than 5.0% by mass, there is a region where Al 4 Mn-based crystals are crystallized in the cooling process of the molten metal.

また、本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物においては、ヤング率が75GPa以上、破断伸びが15%以上であること、が好ましい。Al−Mn系アルミニウム合金鋳物がこれらの機械的性質を有していることで、Al−Mn系アルミニウム合金鋳物の適用範囲を拡大することができる。また、Al−Mn系アルミニウム合金鋳物を種々の部材形状とする際に、良好な塑性加工性等を付与することができる。 Further, in the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention, it is preferable that the Young's modulus is 75 GPa or more and the breaking elongation is 15% or more. Since the Al—Mn-based aluminum alloy casting has these mechanical properties, the applicable range of the Al—Mn-based aluminum alloy casting can be expanded. Further, when the Al—Mn-based aluminum alloy casting is formed into various member shapes, good plastic workability and the like can be imparted.

更に、本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物においては、導電率が20%IACS以下であること、が好ましい。Al−Mn系アルミニウム合金鋳物の導電率を20%IACS以下とすることで、例えば、モータケースやモータハウジングなどの高い電気抵抗率を必要とする部材に好適にも用いることができる。 Further, in the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention, it is preferable that the conductivity is 20% IACS or less. By setting the conductivity of the Al—Mn-based aluminum alloy casting to 20% IACS or less, it can also be suitably used for members requiring high resistivity such as motor cases and motor housings.

また、本発明は、Mn:2.0〜12.0質量%を含むアルミニウム合金の溶湯を、1020℃以上に保持する溶湯過熱処理を施した後、鋳造すること、を特徴とするAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の製造方法、も提供する。 Further, the present invention is characterized in that a molten aluminum alloy containing Mn: 2.0 to 12.0% by mass is cast after being subjected to a molten metal superheat treatment for holding the molten metal at 1020 ° C. or higher. Also provided is a method for manufacturing aluminum alloy castings.

本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の製造方法においては、Mn:2.0〜12.0質量%を含むアルミニウム合金の溶湯を、1020℃以上に保持する溶湯過熱処理を施した後に鋳造することで、最終的に得られるAl−Mn系アルミニウム合金鋳物に微細かつ均質な金属組織を形成させることができる。溶湯温度を1020℃以上とする溶湯過熱処理によって凝固時間が短くなり、AlMn系晶出物の成長及びそのばらつきが極めて効果的に抑制されることが原因であると考えられる。なお、溶湯温度を1200℃より高くしても、その効果は大きくは向上しない。溶湯温度を1200℃より高温にまで加熱するとエネルギー消費量が大きくなるだけでなく、溶解炉へのダメージも大きくなるので、溶湯の加熱温度は、1200℃以下にすることが好ましい。 In the method for producing an Al-Mn-based aluminum alloy casting of the present invention, a molten aluminum alloy containing Mn: 2.0 to 12.0% by mass is cast after being subjected to a molten metal overheat treatment of holding it at 1020 ° C. or higher. This makes it possible to form a fine and homogeneous metal structure in the finally obtained Al—Mn-based aluminum alloy casting. It is considered that the cause is that the coagulation time is shortened by the molten metal superheat treatment in which the molten metal temperature is 1020 ° C. or higher, and the growth and its variation of Al 6 Mn-based crystals are suppressed extremely effectively. Even if the molten metal temperature is higher than 1200 ° C., the effect is not significantly improved. When the molten metal temperature is heated to a temperature higher than 1200 ° C., not only the energy consumption increases but also the damage to the melting furnace increases. Therefore, the heating temperature of the molten metal is preferably 1200 ° C. or lower.

本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の製造方法で得られるAl−Mn系アルミニウム合金鋳物には、主としてAl−Mn共晶組織とAlMn系晶出物からなり、当該AlMn系晶出物の平均フェレ径が30μm以下であり、晶出物の総面積に対して、10μm未満の大きさの晶出物が占める面積率が40%以下であること、を特徴とする金属組織が形成される。 The Al-Mn based aluminum alloy casting obtained by the production method of Al-Mn series aluminum alloy casting of the present invention consists mainly Al-Mn eutectic structure and Al 6 Mn system crystallized substance, the Al 6 Mn KeiAkira The metal structure is characterized in that the average ferret diameter of the product is 30 μm or less, and the area ratio of the crystal having a size of less than 10 μm 2 is 40% or less with respect to the total area of the crystal. Is formed.

また、本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の製造方法においては、1020℃以上での保持時間を5〜60分とすること、が好ましい。アルミニウム合金溶湯を1020℃以上の高温に保持する溶湯過熱処理の時間を5分以上とすることで、AlMn系晶出物が十分に溶解し、確実に微細化することができる。一方で、当該保持時間が60分以下であれば、AlMn系晶出物の微細化効果が失われることがないことに加え、エネルギー消費量の増加や溶解炉等の設備の劣化を抑制することができる。 Further, in the method for producing an Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention, it is preferable that the holding time at 1020 ° C. or higher is 5 to 60 minutes. By setting the time of the molten metal superheat treatment for keeping the molten aluminum alloy at a high temperature of 1020 ° C. or higher to 5 minutes or longer, the Al 6 Mn-based crystallized material can be sufficiently melted and can be reliably refined. On the other hand, if the holding time is 60 minutes or less, the effect of miniaturizing Al 6 Mn-based crystals is not lost, and the increase in energy consumption and deterioration of equipment such as a melting furnace are suppressed. can do.

本発明によれば、微細かつ均質な金属組織を有するAl−Mn系アルミニウム合金鋳物及びその製造方法を提供することができる。より具体的には、従来のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物と同等以上の強度及びヤング率と十分に低い導電率を維持しつつ、延性が向上したAl−Mn系アルミニウム合金鋳物及びその簡便かつ効率的な製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an Al—Mn-based aluminum alloy casting having a fine and homogeneous metal structure and a method for producing the same. More specifically, Al-Mn-based aluminum alloy castings with improved ductility while maintaining strength equal to or higher than that of conventional Al-Mn-based aluminum alloy castings, Young's ratio, and sufficiently low conductivity, and their convenience and efficiency. Manufacturing method can be provided.

また、本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物を溶解し、再鋳造して得られるAl−Mn系アルミニウム合金鋳物においては、再度溶湯過熱処理を行わなくても同様の効果を得ることができる。 Further, in the Al—Mn-based aluminum alloy casting obtained by melting and recasting the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention, the same effect can be obtained without performing the molten metal overheat treatment again.

実施例で得られたAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の光学顕微鏡写真である。It is an optical micrograph of the Al-Mn-based aluminum alloy casting obtained in the Example. 比較例で得られたAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の光学顕微鏡写真である。It is an optical micrograph of the Al-Mn-based aluminum alloy casting obtained in the comparative example. 図2における微細AlMn系晶出物集積領域の拡大写真である。FIG. 2 is an enlarged photograph of a fine Al 6 Mn-based crystallized material accumulation region in FIG. 2. 晶出物の総面積に対して各面積範囲を有する晶出物が占める面積率を示すグラフである。It is a graph which shows the area ratio which the crystallization having each area range occupies with respect to the total area of crystallization. 共晶凝固過冷温度と溶湯過熱処理温度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the eutectic solidification supercooling temperature and the molten metal superheating temperature.

以下、本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物およびその製造方法について詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。 Hereinafter, the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention and a method for producing the same will be described in detail, but the present invention is not limited to these.

1.Al−Mn系アルミニウム合金鋳物
(1)組成
本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物は、Mn:2.0〜12.0質量%を含んでいる。以下、本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の成分について詳細に説明する。
1. 1. Al-Mn-based aluminum alloy casting (1) Composition The Al-Mn-based aluminum alloy casting of the present invention contains Mn: 2.0 to 12.0% by mass. Hereinafter, the components of the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention will be described in detail.

(1−1)添加元素
Mn:2.0〜12.0質量%
Mnは、Al−Mn系アルミニウム合金に添加されることにより、機械的性質の向上及び電気抵抗の増加に寄与する。また、Mnの含有量を増加させても、Al−Mn系アルミニウム合金の耐食性や陽極酸化皮膜性を低下させることはない。Mnの含有量が共晶組成近傍(Al−Mn2元系においては1.95質量%近傍)になると初晶Al−Mn系化合物が晶出する。最終的にはAlMn系晶出物が形成され、通常はMnの添加量の増加に伴って当該AlMn系晶出物が粗大化するが、本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物においては12.0質量%のMnを含む場合であってもAlMn系晶出物の平均フェレ径は30μm以下となっており、晶出物の総面積に対して、10μm未満の晶出物が占める面積率は40%以下となっている。
(1-1) Additive element Mn: 2.0 to 12.0% by mass
By adding Mn to the Al—Mn-based aluminum alloy, it contributes to the improvement of mechanical properties and the increase of electrical resistance. Further, even if the Mn content is increased, the corrosion resistance and the anodic oxide film property of the Al—Mn-based aluminum alloy are not lowered. When the Mn content is close to the eutectic composition (near 1.95% by mass in the Al-Mn binary system), the primary crystal Al-Mn system compound is crystallized. Eventually, Al 6 Mn-based crystals are formed, and usually, the Al 6 Mn-based crystals become coarser as the amount of Mn added increases. However, the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention is used. In, the average ferret diameter of the Al 6 Mn-based crystallized product is 30 μm or less even when 12.0% by mass of Mn is contained, and the crystal size is less than 10 μm 2 with respect to the total area of the crystallized product. The area ratio of the products is 40% or less.

本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物は過共晶組成を対象としていることから、Mnの含有量は2.0質量%以上となっている。また、Mnの含有量が12.0質量%を超えてもAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の機械的性質は向上しないことから、Mnの含有量は12.0質量%以下となっている。 Since the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention targets a hypereutectic composition, the Mn content is 2.0% by mass or more. Further, even if the Mn content exceeds 12.0% by mass, the mechanical properties of the Al—Mn-based aluminum alloy casting are not improved, so that the Mn content is 12.0% by mass or less.

Mnの含有量は3.0〜5.0質量%とすることが好ましい。Mnの含有量を3.0質量%以上とすることで、Al−Mn系アルミニウム合金鋳物の強度やヤング率を十分に向上させることができると共に、電気抵抗値を増加させることができる。一方で、Mnの含有量を5.0質量%以下とすることで、凝固過程においてAl−Mn系化合物としてAlMn系晶出物のみを晶出させることができ、組織の微細化及び均質化の効果を確実に発現させることができる。 The Mn content is preferably 3.0 to 5.0% by mass. By setting the Mn content to 3.0% by mass or more, the strength and Young's modulus of the Al—Mn-based aluminum alloy casting can be sufficiently improved, and the electric resistance value can be increased. On the other hand, by setting the Mn content to 5.0% by mass or less, only Al 6 Mn-based crystals can be crystallized as Al-Mn-based compounds in the solidification process, resulting in finer structure and homogeneity. The effect of chemical conversion can be surely expressed.

(1−2)任意の添加元素
Fe:0質量%超0.1質量%以下
ダイカスト法等の金型鋳造によってAl−Mn系アルミニウム合金鋳物を得る場合、金型への焼き付き防止作用を有するため、Feを含有することが好ましい。Al−Mn系アルミニウム合金においては、Feの含有量が多い程、粗大なAl−Fe−Mn系晶出物を形成し易く、伸びを低下させる。よって、延性の低下を抑制する観点から、Al−Mn系アルミニウム合金中のFeの含有量は0.1質量%以下とすることが好ましい。
(1-2) Arbitrary additive element Fe: More than 0% by mass and 0.1% by mass or less When an Al-Mn-based aluminum alloy casting is obtained by die casting such as a die casting method, it has an effect of preventing seizure on the die. , Fe is preferably contained. In the Al—Mn-based aluminum alloy, the larger the Fe content, the easier it is to form coarse Al—Fe—Mn-based crystals, and the lower the elongation. Therefore, from the viewpoint of suppressing the decrease in ductility, the content of Fe in the Al—Mn-based aluminum alloy is preferably 0.1% by mass or less.

(1−3)不可避不純物
本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物においては、不可避的不純物として、Cr,V,Ni,Co,Zr,Ti,Si,B等の元素を含んでいてもよい。不可避的不純物の含有量は、0.05重量%以下にすることが好ましい。
(1-3) Inevitable Impurities In the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention, elements such as Cr, V, Ni, Co, Zr, Ti, Si, and B may be contained as unavoidable impurities. The content of unavoidable impurities is preferably 0.05% by weight or less.

(2)金属組織
本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物は、金属組織が主としてAl−Mn共晶組織とAlMn系晶出物からなり、当該AlMn系晶出物の平均フェレ径が30μm以下であり、晶出物の総面積に対して、10μm未満の晶出物が占める面積率が40%以下となっている。以下、金属組織の特徴について詳細に説明する。
(2) Metal structure In the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention, the metal structure mainly consists of an Al—Mn eutectic structure and an Al 6 Mn system crystallized product, and the average ferret diameter of the Al 6 Mn system crystallized product. Is 30 μm or less, and the area ratio of the crystallization of less than 10 μm 2 is 40% or less with respect to the total area of the crystallization. Hereinafter, the characteristics of the metallographic structure will be described in detail.

AlMn系晶出物の平均フェレ径や晶出物の総面積に対して、10μm未満の晶出物が占める面積率を測定する方法は、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、従来公知の種々の測定方法を用いることができる。例えば、Al−Mn系アルミニウム合金鋳物の顕微鏡写真やSEM観察像を画像処理等することで、容易に求めることができる。AlMn系晶出物の領域とその他の領域とは顕微鏡写真やSEM観察像で明瞭にコントラストが異なるため、二値化処理したのち、各種画像計測処理を行えばよい。また、測定領域としては、例えば、200倍程度の倍率における光学顕微鏡の一定視野内やSEM観察の一定視野内とすることができる。 The method for measuring the area ratio occupied by the crystallization of less than 10 μm 2 with respect to the average ferret diameter of the Al 6 Mn-based crystallization and the total area of the crystallization is particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired. However, various conventionally known measuring methods can be used. For example, it can be easily obtained by performing image processing or the like on a micrograph or an SEM observation image of an Al—Mn-based aluminum alloy casting. Since the contrast between the Al 6 Mn-based crystallized region and the other regions is clearly different in the micrograph and the SEM observation image, it may be binarized and then various image measurement processes are performed. Further, the measurement area can be, for example, within a constant field of view of an optical microscope at a magnification of about 200 times or within a constant field of view of SEM observation.

AlMn系晶出物の平均フェレ径は30μm以下となっているが、AlMn系晶出物の最大フェレ径は100μm以下となっていることが好ましく、50μm以下となっていることがより好ましい。AlMn系晶出物の平均フェレ径が小さくなっていることに加えて、最大フェレ径を有するAlMn系晶出物を微細化することで、より効果的にAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の延性及び靭性を向上させることができる。 The average ferret diameter of the Al 6 Mn-based crystallized product is 30 μm or less, but the maximum ferret diameter of the Al 6 Mn-based crystallized product is preferably 100 μm or less, preferably 50 μm or less. More preferred. In addition to the average Feret's diameter of Al 6 Mn-based crystallized matter is small, by refining the Al 6 Mn-based crystallized matter having a maximum Feret's diameter, more effectively Al-Mn series aluminum alloys The ductility and toughness of the casting can be improved.

溶湯過熱処理を施していない従来一般的なAl−Mn系アルミニウム合金鋳物においては、鋳壁に接していた面からAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の中心に向かって、「網目状組織の層」→「微細なAlMn系晶出物が多く存在する層」→「AlMn系晶出物が存在する層」と微細組織が変化する。これに対して、本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物においては、「網目状組織の層」→「AlMn系晶出物が存在する層」となり、「微細なAlMn系晶出物が多く存在する層」は明瞭には存在しない。ここで、「微細なAlMn系晶出物が多く存在する層」が概ね「10μm未満の微細AlMn系晶出物が存在する領域」に対応し、晶出物の全面積に対する当該微細AlMn系晶出物の面積率は40%以下となっている。また、10μm未満の微細AlMn系晶出物の好ましい面積率は30%以下である。 In a conventional general Al-Mn-based aluminum alloy casting that has not been subjected to molten metal overheat treatment, a "layer of network structure" → from the surface in contact with the casting wall toward the center of the Al-Mn-based aluminum alloy casting. The microstructure changes from " a layer in which a large amount of fine Al 6 Mn-based crystals are present" to "a layer in which Al 6 Mn-based crystals are present". In contrast, in the Al-Mn series aluminum alloy casting of the present invention, a "layer of reticulated tissue" → "layer Al 6 Mn-based crystallized matter exists" and "fine Al 6 Mn KeiAkirade There is no clear "layer with many things". Here, corresponding to the "fine Al 6 Mn system crystallizate abundant layer" generally "less than 10 [mu] m 2 of fine Al 6 Mn system crystallized substances are present area", to the total area of the precipitated crystalline The area ratio of the fine Al 6 Mn-based crystallized product is 40% or less. Further, the preferable area ratio of the fine Al 6 Mn-based crystallized product having a size of less than 10 μm 2 is 30% or less.

また、本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物においては、共晶α(Al)の結晶粒界に存在するAlMn系晶出物の平均フェレ径が5μm以下であることが好ましい。共晶α(Al)の結晶粒界に粗大なAlMn系晶出物が存在する場合はAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の延性及び靭性を顕著に低下させるが、当該AlMn系晶出物の平均フェレ径が5μm以下となっていることで、Al−Mn系アルミニウム合金鋳物に優れた延性及び靭性を付与することができる。 Further, in the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention, it is preferable that the average ferret diameter of the Al 6 Mn-based crystals present at the grain boundaries of the eutectic α (Al) is 5 μm or less. When coarse Al 6 Mn-based crystals are present at the crystal grain boundaries of the eutectic α (Al), the ductility and toughness of the Al—Mn-based aluminum alloy casting are significantly reduced, but the Al 6 Mn-based crystals are formed. When the average ferret diameter of the object is 5 μm or less, excellent durability and toughness can be imparted to the Al—Mn-based aluminum alloy casting.

(3)各種物性
本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物は、Mnの添加、金属組織の微細化及び均質化に起因して、種々の優れた機械的特性及び電気的特性を有している。
(3) Various Physical Properties The Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention has various excellent mechanical and electrical properties due to the addition of Mn, miniaturization and homogenization of the metal structure. ..

本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物は、ヤング率が75GPa以上、破断伸びが15%以上であることが好ましい。本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物はMnの添加によって高いヤング率を有していることに加えて、当該Mn添加によって形成されるAlMn系晶出物のサイズ及び分散状態の制御により優れた破断伸びを有している。また、Al−Mn系アルミニウム合金鋳物は、120MPa以上の引張強度と50MPa以上の0.2%耐力を有していることが好ましい。 The Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention preferably has a Young's modulus of 75 GPa or more and a breaking elongation of 15% or more. In addition to having a high Young's modulus due to the addition of Mn, the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention is controlled by controlling the size and dispersion state of the Al 6 Mn-based crystallized product formed by the addition of Mn. Has excellent breaking elongation. Further, it is preferable that the Al—Mn-based aluminum alloy casting has a tensile strength of 120 MPa or more and a 0.2% proof stress of 50 MPa or more.

また、本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の導電率は20%IACS以下であることが好ましい。より好ましい導電率は18%IACS以下であり、最も好ましい導電率は16%IACS以下である。Al−Mn系アルミニウム合金鋳物の導電率はMn添加量の増加により低下させることができる。 Further, the conductivity of the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention is preferably 20% IACS or less. A more preferred conductivity is 18% IACS or less, and the most preferred conductivity is 16% IACS or less. The conductivity of the Al—Mn-based aluminum alloy casting can be reduced by increasing the amount of Mn added.

本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物は、本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の製造方法によって好適に得ることができる。また、本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物は、溶融して再鋳造しても上記の各種特性が維持される。 The Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention can be suitably obtained by the method for producing an Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention. Further, the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention maintains the above-mentioned various properties even if it is melted and recast.

2.Al−Mn系アルミニウム合金鋳物の製造方法
本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の製造方法は、Mn:2.0〜12.0質量%を含むアルミニウム合金の溶湯を、1020℃以上に保持する溶湯過熱処理後に鋳造することを特徴とするものである。
2. 2. Method for manufacturing Al-Mn-based aluminum alloy casting The method for manufacturing Al-Mn-based aluminum alloy casting of the present invention holds a molten aluminum alloy containing Mn: 2.0 to 12.0% by mass at 1020 ° C. or higher. It is characterized by casting after molten metal overheat treatment.

1020℃以上で溶湯過熱処理を施すことで、Al−Mn系化合物の凝固核となるコロイド粒子が分解し、微細なAlMn系晶出物を形成させることができる。その結果、AlMn系晶出物の平均フェレ径が30μm以下となることに加え、晶出物の総面積に対して、10μm未満の晶出物が占める面積率を40%以下とすることができる。加えて、共晶α(Al)の結晶粒界に存在するAlMn系晶出物の平均フェレ径を5μm以下とすることができる。 By superheating the molten metal at 1020 ° C. or higher, the colloidal particles that become solidified nuclei of the Al—Mn-based compound are decomposed, and fine Al 6 Mn-based crystals can be formed. As a result, in addition to the average ferret diameter of Al 6 Mn-based crystals being 30 μm or less, the area ratio of crystals less than 10 μm 2 to the total area of crystals is 40% or less. be able to. In addition, the average ferret diameter of Al 6 Mn-based crystals present at the grain boundaries of eutectic α (Al) can be 5 μm or less.

溶湯過熱処理における保持時間は5〜60分とすることが好ましい。アルミニウム合金溶湯を1020℃以上の高温に保持する溶湯過熱処理の時間を5分以上とすることで、AlMn系晶出物が十分に溶解し、確実に微細化することができる。一方で、当該保持時間が60分以下であれば、AlMn系晶出物の微細化効果が失われることがないことに加え、エネルギー消費量の増加や溶解炉等の設備の劣化を抑制することができる。 The holding time in the molten metal superheat treatment is preferably 5 to 60 minutes. By setting the time of the molten metal superheat treatment for keeping the molten aluminum alloy at a high temperature of 1020 ° C. or higher to 5 minutes or longer, the Al 6 Mn-based crystallized material can be sufficiently melted and can be reliably refined. On the other hand, if the holding time is 60 minutes or less, the effect of miniaturizing Al 6 Mn-based crystals is not lost, and the increase in energy consumption and deterioration of equipment such as a melting furnace are suppressed. can do.

溶湯過熱処理の雰囲気は、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、例えば、真空、不活性ガス雰囲気及び酸素を含む雰囲気を用いることができる。また、アルミニウム溶湯の加熱手段も本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、従来公知の種々の加熱方法を用いることができる。 The atmosphere of the molten metal superheat treatment is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, and for example, a vacuum, an inert gas atmosphere and an atmosphere containing oxygen can be used. Further, the heating means for the molten aluminum is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, and various conventionally known heating methods can be used.

溶湯過熱処理以外の鋳造方法については、本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、従来公知の種々の鋳造方法を用いることができる。例えば、アルミニウム合金塊やスクラップ塊および母合金等を溶解炉等で加熱溶解し、所定の合金組成範囲に成分調整した後、得られたアルミニウム合金の溶湯を、1020℃以上に加熱して5〜60分間保持(溶湯過熱処理)した後、適当な温度まで冷却し、フラックス処理や脱ガスやフィルトレーション等の溶湯清浄化処理をおこなった後、所定の形状に鋳造すればよい。 The casting method other than the molten metal superheat treatment is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, and various conventionally known casting methods can be used. For example, an aluminum alloy ingot, a scrap ingot, a mother alloy, etc. are heated and melted in a melting furnace or the like, the components are adjusted to a predetermined alloy composition range, and then the obtained molten aluminum alloy is heated to 1020 ° C. or higher for 5 to 5 After holding for 60 minutes (hot metal overheat treatment), the product may be cooled to an appropriate temperature, subjected to a hot metal cleaning treatment such as flux treatment, degassing and filtration, and then cast into a predetermined shape.

また、金属組織をより微細化する必要がある場合は、鋳造時の冷却速度を大きくすればよい。得られた鋳造材はそのまま用いてもよいし、鍛造、押出、圧延等の熱間、温感、冷間塑性加工や切削加工等を施して、所定の形状に成形してもよい。 Further, when it is necessary to make the metal structure finer, the cooling rate at the time of casting may be increased. The obtained cast material may be used as it is, or may be formed into a predetermined shape by subjecting it to hot, warm feeling, cold plastic working, cutting, etc. such as forging, extrusion, and rolling.

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明はこれらのみに限定されるものではなく、種々の設計変更が可能であり、それら設計変更は全て本発明の技術的範囲に含まれる。 Although the typical embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these, and various design changes are possible, and all of these design changes are included in the technical scope of the present invention. Will be.

≪実施例≫
99.9%の純度のアルミニウム材と、3.5質量%のMnを含み残部がアルミニウムからなるアルミニウム合金材を原料とし、これらを8kg配合して、黒鉛坩堝内で792℃まで昇温して大気中で溶解した。溶解後、792℃で回転式脱ガス装置による脱ガス処理を行った後に、溶湯を重力鋳造法により舟型形状(JIS H 5202)に鋳造した。なお、鋳型温度は150℃とした。JIS H1305に準じた発光分析法(使用機器:OBLF社製 QSG750II)を用いて測定したところ、Al−Mn系アルミニウム合金鋳物の組成は、Mn:3.5質量%、Fe:0.05質量%、Al:Bal.であった。
<< Example >>
Using an aluminum alloy material with a purity of 99.9% and an aluminum alloy material containing 3.5% by mass of Mn and the balance being aluminum as raw materials, 8 kg of these are blended and the temperature is raised to 792 ° C in a graphite crucible. Dissolved in the air. After melting, the molten metal was degassed by a rotary degassing device at 792 ° C., and then the molten metal was cast into a boat shape (JIS H5202) by a gravity casting method. The mold temperature was 150 ° C. When measured using a luminescence analysis method according to JIS H1305 (equipment used: QSG750II manufactured by OBLF), the composition of the Al—Mn-based aluminum alloy casting was Mn: 3.5% by mass and Fe: 0.05% by mass. , Al: Bal. Met.

次に、超音波炉で残湯を1050℃まで昇温して10分間保持(溶湯過熱処理)した後に、1050℃の溶湯を150℃の舟型に鋳込んだ。次に、得られた金型鋳物を再溶解し、792℃で回転式脱ガス装置による脱ガス処理を施した溶湯を、150℃の舟型に鋳込んで実施Al−Mn系アルミニウム合金鋳物を得た。 Next, the residual hot water was heated to 1050 ° C. in an ultrasonic furnace and held for 10 minutes (molten superheat), and then the molten metal at 1050 ° C. was cast into a boat shape at 150 ° C. Next, the obtained mold casting was redissolved, and the molten metal degassed by a rotary degassing device at 792 ° C was cast into a boat mold at 150 ° C to carry out an Al—Mn-based aluminum alloy casting. Obtained.

≪比較例≫
実施例において、溶湯過熱処理を施す前のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物を比較Al−Mn系アルミニウム合金鋳物とした。
≪Comparison example≫
In the examples, the Al—Mn-based aluminum alloy casting before the molten metal overheat treatment was used as a comparative Al—Mn-based aluminum alloy casting.

実施例及び比較例で得られたAl−Mn系アルミニウム合金鋳物から断面試料を切り出し、バフ研磨及びフッ酸エッチングを施して組織観察用試料とした。実施例で得られたAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の光学顕微鏡写真を図1、比較例で得られたAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の光学顕微鏡写真を図2にそれぞれ示す。 A cross-sectional sample was cut out from the Al—Mn-based aluminum alloy castings obtained in Examples and Comparative Examples, and buffed and subjected to hydrofluoric acid etching to prepare a sample for microstructure observation. An optical micrograph of the Al—Mn-based aluminum alloy casting obtained in the examples is shown in FIG. 1, and an optical micrograph of the Al—Mn-based aluminum alloy casting obtained in the comparative example is shown in FIG. 2, respectively.

比較例で得られたAl−Mn系アルミニウム合金鋳物においては、非常に微細なAlMn系晶出物が密集した領域が顕著に存在している(代表的な領域を図2に丸印で囲っている)。当該領域の拡大写真を図3に示すが、平均フェレ径が5μm以下のAlMn系晶出物が形成されていることが分かる。また、画像解析によって図2における微細AlMn系晶出物の晶出物の総面積に対して、10μm未満の晶出物が占める面積率を算出したところ、58〜65%であった。 In the Al—Mn-based aluminum alloy casting obtained in the comparative example, there is a remarkable region where very fine Al 6 Mn-based crystals are densely present (representative regions are circled in FIG. 2). Surrounding). An enlarged photograph of this region is shown in FIG. 3, and it can be seen that Al 6 Mn-based crystals having an average ferret diameter of 5 μm or less are formed. Further, when the area ratio of the crystallization of less than 10 μm 2 was calculated by image analysis with respect to the total area of the crystallization of the fine Al 6 Mn-based crystallization in FIG. 2, it was 58 to 65%. ..

これに対し、実施例で得られたAl−Mn系アルミニウム合金鋳物においては、微細AlMn系晶出物集積領域は明確には形成されていない。画像解析によって図1から求めた、晶出物の総面積に対する10μm未満の晶出物が占める面積率は28%であり、40%以下となっていた。また、実施例で得られたAl−Mn系アルミニウム合金鋳物AlMn系晶出物の平均フェレ径は27.5μmであった。 On the other hand, in the Al—Mn-based aluminum alloy casting obtained in the examples, the fine Al 6 Mn-based crystallized material accumulation region is not clearly formed. The area ratio of the crystallization of less than 10 μm 2 to the total area of the crystallization obtained from FIG. 1 by image analysis was 28%, which was 40% or less. The average ferret diameter of the Al-6 Mn-based crystallized product of the Al—Mn-based aluminum alloy casting obtained in the examples was 27.5 μm.

実施例及び比較例で得られたAl−Mn系アルミニウム合金鋳物に関して、晶出物の総面積に対して各面積範囲を有する晶出物が占める面積率を図4に示す。なお、実施例及び比較例で得られたAl−Mn系アルミニウム合金鋳物に関して、異なる観察視野で2回の測定を行っている。0〜10μmの面積を有する晶出物の面積率は、溶湯過熱処理の有無によって明瞭に変化しており、溶湯過熱処理を施すことによって40%以下となっていることが分かる。 With respect to the Al—Mn-based aluminum alloy castings obtained in Examples and Comparative Examples, the area ratio occupied by the crystallization having each area range with respect to the total area of the crystallization is shown in FIG. The Al—Mn-based aluminum alloy castings obtained in Examples and Comparative Examples are measured twice with different observation fields. It can be seen that the area ratio of the crystallized product having an area of 0 to 10 μm 2 clearly changes depending on the presence or absence of the molten metal superheat treatment, and becomes 40% or less by the molten metal superheat treatment.

実施例及び比較例で得られたAl−Mn系アルミニウム合金鋳物について、導電率を測定したところ、実施例のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物は19.6%IACS、比較例のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物は19.4%IACSであり、実施例のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物においても低い導電率が維持されていることが確認された。導電率の測定には、Hocking社製のデジタル導電率計(オートシグマ3000/DL)を用いた。 When the conductivity of the Al—Mn-based aluminum alloy castings obtained in Examples and Comparative Examples was measured, the Al—Mn-based aluminum alloy castings of Examples were 19.6% IACS, and the Al—Mn-based aluminum of Comparative Example was used. The alloy casting was 19.4% IACS, and it was confirmed that the low conductivity was maintained even in the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the example. A digital conductivity meter (Auto Sigma 3000 / DL) manufactured by Hocking was used for measuring the conductivity.

実施例及び比較例で得られたAl−Mn系アルミニウム合金鋳物について、引張特性を評価した。各Al−Mn系アルミニウム合金鋳物からJIS Z 2241の14B引張試験片を切り出し、引張速度5mm/minの条件で引張試験を行った。引張試験の結果、実施例で得られたAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の引張強度は128MPa、0.2%耐力は56MPa、破断伸びは14.3%、ヤング率は75.5GPaであった。また、比較例で得られたAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の引張強度は125MPa、0.2%耐力は57MPa、破断伸びは10.9%、ヤング率は75.3GPaであった。これらの結果から、本発明のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物は、高い引張強度、0.2%耐力及びヤング率を維持したまま、破断伸びが改善されていることが分かる。 The tensile properties of the Al—Mn-based aluminum alloy castings obtained in Examples and Comparative Examples were evaluated. A 14B tensile test piece of JIS Z 2241 was cut out from each Al-Mn-based aluminum alloy casting, and a tensile test was conducted under the condition of a tensile speed of 5 mm / min. As a result of the tensile test, the tensile strength of the Al—Mn-based aluminum alloy casting obtained in the examples was 128 MPa, the 0.2% proof stress was 56 MPa, the breaking elongation was 14.3%, and the Young's modulus was 75.5 GPa. The tensile strength of the Al—Mn-based aluminum alloy casting obtained in Comparative Example was 125 MPa, the 0.2% proof stress was 57 MPa, the breaking elongation was 10.9%, and the Young's modulus was 75.3 GPa. From these results, it can be seen that the Al—Mn-based aluminum alloy casting of the present invention has improved fracture elongation while maintaining high tensile strength, 0.2% proof stress and Young's modulus.

過冷度に及ぼす溶湯過熱処理の影響を明らかにするために、実施例で得られた溶湯過熱処理前のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の底面から13mmの位置を中心とした直径4mm、高さ4mmの円柱を切り出し、DTAによる熱分析を行った。 In order to clarify the effect of molten metal superheat on the degree of supercooling, the diameter and height are 4 mm centered at the position 13 mm from the bottom surface of the Al—Mn-based aluminum alloy casting before the molten metal superheat obtained in the examples. A 4 mm cylinder was cut out and subjected to thermal analysis by DTA.

TG−DTA装置(リガク,Thermo plus EVO2)を用いて、熱分析用試料を大気雰囲気下で室温から800〜1200℃まで10℃/分で昇温し、当該温度で10分間保持した(溶湯過熱処理)。その後、10℃/分で400℃まで降温した後、室温まで空冷ファンによる急冷を行った。なお、DTA分析のリファレンスにはアルミナを用いた。 Using a TG-DTA device (Rigaku, Thermo plus EVO2), the sample for thermal analysis was heated from room temperature to 800 to 1200 ° C. at 10 ° C./min under an air atmosphere, and held at that temperature for 10 minutes (heated molten metal). process). Then, the temperature was lowered to 400 ° C. at 10 ° C./min, and then quenching was performed with an air cooling fan to room temperature. Alumina was used as a reference for DTA analysis.

DTAによる熱分析で得られた共晶凝固の開始温度と溶湯過熱処理温度の関係を図5に示す。共晶凝固過冷温度は溶湯過熱処理の温度に影響を受けており、1020℃以上の溶湯過熱処理温度において、過冷度が最大となる領域が存在していることが分かる。 FIG. 5 shows the relationship between the start temperature of eutectic solidification obtained by thermal analysis by DTA and the temperature of the molten metal overheat. It can be seen that the eutectic solidification supercooling temperature is influenced by the temperature of the molten metal superheating, and that there is a region where the supercooling degree is maximum at the molten metal superheating temperature of 1020 ° C. or higher.

Claims (7)

Mn:2.0〜12.0質量%を含むアルミニウム合金からなり、
金属組織が主としてAl−Mn共晶組織とAlMn系晶出物からなり、
前記AlMn系晶出物の平均フェレ径が30μm以下であり、
晶出物の総面積に対して、10μm未満の晶出物が占める面積率が40%以下であること、
を特徴とするAl−Mn系アルミニウム合金鋳物。
Mn: made of an aluminum alloy containing 2.0 to 12.0% by mass.
The metallographic structure mainly consists of an Al-Mn eutectic structure and an Al 6 Mn-based crystallized product.
The average ferret diameter of the Al 6 Mn-based crystallized product is 30 μm or less.
The area ratio of crystallization of less than 10 μm 2 to the total area of crystallization is 40% or less.
An Al—Mn-based aluminum alloy casting characterized by.
共晶α(Al)の結晶粒界に存在する前記AlMn系晶出物の平均フェレ径が5μm以下であること、
を特徴とする請求項1に記載のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物。
The average ferret diameter of the Al 6 Mn-based crystals present at the grain boundaries of the eutectic α (Al) is 5 μm or less.
The Al—Mn-based aluminum alloy casting according to claim 1.
前記Mnの含有量が3.0〜5.0質量%であること、
を特徴とする請求項1又は2に記載のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物。
The Mn content is 3.0 to 5.0% by mass.
The Al—Mn-based aluminum alloy casting according to claim 1 or 2.
ヤング率が75GPa以上、破断伸びが15%以上であること、
を特徴とする請求項1〜3のうちのいずれかに記載のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物。
Young's modulus is 75 GPa or more, breaking elongation is 15% or more,
The Al—Mn-based aluminum alloy casting according to any one of claims 1 to 3.
導電率が20%IACS以下であること、
を特徴とする請求項1〜4のうちのいずれかに記載のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物。
Conductivity is 20% IACS or less,
The Al—Mn-based aluminum alloy casting according to any one of claims 1 to 4.
Mn:2.0〜12.0質量%を含むアルミニウム合金の溶湯を、1020℃以上に保持する溶湯過熱処理を施した後、鋳造すること、
を特徴とするAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の製造方法。
Casting of a molten aluminum alloy containing Mn: 2.0 to 12.0% by mass after being superheated to keep it at 1020 ° C or higher.
A method for manufacturing an Al—Mn-based aluminum alloy casting.
前記溶湯過熱処理における1020℃以上での保持時間を5〜60分とすること、
を特徴とする請求項6に記載のAl−Mn系アルミニウム合金鋳物の製造方法。
The holding time at 1020 ° C. or higher in the molten metal superheat treatment shall be 5 to 60 minutes.
The method for producing an Al—Mn-based aluminum alloy casting according to claim 6.
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