JP2538692B2 - 高力、耐熱性アルミニウム基合金 - Google Patents

高力、耐熱性アルミニウム基合金

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    • C22C—ALLOYS
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高強度で延性及び耐熱性があり、加工性に
優れた高力、耐熱性アルミニウム基合金に関する。
［従来の技術］ 従来のアルミニウム基合金には、Al−Cu系、Al−Si
系、Al−Mg系、Al−Cu−Si系、Al−Cu−Mg系、Al−Zn−
Mg系等の成分系の合金が知られており、その材料特性に
応じて、例えば、航空機、車輌、船舶等の部材として、
又、建築用外装材、サッシ、屋根材等として、あるいは
海水機器用部材、原子炉用部材等として広範囲の用途に
供されている。
［発明が解決しようとする課題］ 従来のアルミニウム基合金は、一般に硬度が低く、
又、耐熱性も低い。又、近時にアルミニウム基合金を急
冷凝固させることにより、組織を微細化して強度等の機
械的性質や耐食性等の化学的性質を改善する試みもなさ
れているが、現在までに知られている急冷凝固アルミニ
ウム基合金においても強度や耐熱性などの特性が充分で
はない。
又、高強度を示す合金としては、Ti合金が一般に知ら
れているが、Ti合金は密度が大きく、これにより比強度
（引張強度／密度）が小さくなり、軽くて強い特性が要
求される材料において、使用できないという問題点を有
していた。
本発明は上記に鑑み、高強度で耐熱性を有し、高強度
で延性を示し、軽くて強い材料（高比強度材料）である
とともに、押出し、鍛造などの加工が可能な新規なアル
ミニウム基合金を比較的安価に提供することを目的とす
るものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明のアルミニウム基合金は、下記の一般式（Ｉ）
又は（II）で示される成分組成を有するものである。
AlaMbXd…（Ｉ） Ala−Mb−QcXd…（II） ［ただし、M:Co、Ni、Cu、Zn、Agから選ばれる一種もし
くは二種以上の金属元素、 Q:V、Cr、Mn、Feから選ばれる一種もしくは二種以上の
金属元素、 X:Li、Mg、Ca、Ti、Zrから選ばれる一種もしくは二種以
上の元素であり、ａ、ａ′、ｂ、ｃ及びｄは原子パーセ
ントで、 80 ≦ａ≦94.5 80 ≦ａ′≦94 5 ≦ｂ≦15 0.5≦ｃ≦３ 0.5≦ｄ≦10］ さらに本発明の合金は、アルミニウムマトリックス中
に主としてAlの金属間化合物を微細に分散するものであ
る。
本発明のアルミニウム基合金は、上記組成を有する合
金の溶湯を液体急冷法で急冷凝固することにより得るこ
とができる。この液体急冷法とは、溶融した合金を急速
に冷却させる方法をいい、例えば単ロール法、双ロール
法、回転液中紡糸法などが特に有効であり、これらの方
法では、102〜106K/sec程度の冷却速度が得られる。こ
の単ロール法、双ロール法等により薄帯材料を製造する
には、ノズル孔を通して約100〜4000rpmの範囲を一定速
度で回転している直径30〜300mmの例えば銅あるいは鋼
製のロールに溶湯を噴出する。これにより幅が約１〜30
0mmで厚さが約５〜1000μｍの各種薄帯材料を容易に得
ることができる。又、回転液中紡糸法により細線材料を
製造するには、ノズル孔を通じ、アルゴンガス背圧に
て、約50〜500rpmで回転するドラム内に遠心力により保
持された深さ約１〜10cmの溶液冷媒層中に溶湯を噴出し
て、細線材料を容易に得ることができる。この際のノズ
ルからの噴出溶湯と冷媒面とのなす角度は、約60〜90
度、噴出溶湯と溶液冷媒面の相対速度比は約0.7〜0.9で
あることが好ましい。
なお、上記方法によらず、スパッタリング法によって
薄膜を、又、高圧ガス噴霧法などの各種アトマイズ法や
スプレー法により急冷粉末を得ることができる。
上記一般式（Ｉ）で示される本発明のアルミニウム基
合金において、原子パーセントでａを80〜94.5％の範囲
に、ｂを５〜15％の範囲に、ｄを0.5〜10％の範囲にそ
れぞれ限定したのは、ａが94.5％より大きいと強度を向
上させるのに有効に作用する金属間化合物の量が少なく
なるためであり、ａが80％より少ないと、硬度は大きく
なるが延性が小さくなり、押出、粉末鍛造などの加工が
容易にできなくなるためである。又、ｂ、ｄの範囲を上
記の範囲に限定したのは、上記ａの範囲の限定と同様の
理由からである。
又、上記一般式（II）で示される本発明のアルミニウ
ム基合金において、原子パーセントでａ′を80〜94％の
範囲に、ｂを５〜15％の範囲に、ｃを0.5〜３％の範囲
に、ｄを0.5〜10％の範囲にそれぞれ限定したのは、上
記一般式（Ｉ）と同様の理由からである。
Ｍ元素は、Co、Ni、Cu、Zn、Agから選ばれる一種もし
くは二種以上の金属元素であり、Ｍ元素はAlあるいはAl
とＸ元素と結合して熱的に安定な金属間化合物を形成
し、強度を著しく向上させる効果を有する。又、Ｘ元素
は、Li、Mg、Ca、Ti、Zrから選ばれる一種もしくは二種
以上の元素であり、Ｘ元素はアルミニウムマトリックス
中に固溶し、固溶強化の作用やAl、Ｍ元素と結合して耐
熱性を向上させる効果を有する。
又、Ｑ元素は、Ｖ、Cr、Mn、Feから選ばれる１種もし
くは２種以上の金属元素であり、Ｑ元素はAl、Ｍ元素又
はAl、Ｘ元素と結合して金属間化合物を形成し、これら
を安定化させるとともにより耐熱性を向上させる効果を
有する。
上記一般式（Ｉ）及び（II）で示される本発明のアル
ミニウム基合金は、引張強度が大きく、密度が小さいた
め比強度が大きくなり、高比強度材料として有用である
とともに、300〜550℃の温度で押出し、粉末鍛造などの
加工が容易にでき、室温から300℃までの温度で使用す
る場合においても、高強度を示す。
［実施例］ 次に実施例によって本発明を具体的に説明する。
ガスアトマイズ装置により所定の成分組成を有するAl
基粉末を作製する。作製されたAl基粉末を金属カプセル
に充填後、真空ホットプレスにより、脱ガスを行いなが
ら押出用のビレットを作製する。このビレットを押出機
にて300〜550℃の温度で押出を行った。
上記の製造条件により得られた押出材の室温における
機械的性質（引張強度、伸び）を表１に示す。
上記表１に示すように、本発明の合金は室温において
引張強さが非常に高いとともに、伸びも又非常に大きな
値を示していることが判る。
又、上記のNo.1〜７の試料について、150℃で100時間
保持後における機械的性質（引張強度）を表２に示す。
上記表２に示すように、本発明の合金は150℃の環境
下においても、室温下における強度の低下が少なく、高
強度を示していることが判る。又、上記の試料No.1〜７
は300℃の環境下まで比較的高い強度を示す。例えばNo.
2、３においては、300℃で100時間保持した場合、引張
強度約400MPaを示し、300℃の環境下においても高強度
を示している。
近年、アルミニウム合金において、従来から知られた
超々ジェラルミンなどを急冷凝固し、押出を行い高強度
材料が得られているが、室温下でのその引張強度は800M
Paより低く、150℃の環境下では引張強度が急激に低下
している。例えば超々ジェラルミンでは室温下での引張
強度は350MPaまで低下する。
よって、本発明の合金は、室温から300℃の環境下ま
で優れた特性を有している。
［発明の効果］ 本発明のアルミニウム基合金は、室温下で高強度材
料、高比強度材料として有用であり、又、耐熱性も高
く、室温から300℃の環境下で使用した場合でも高強度
を示し、種々の用途に供することができるものである。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一般式：AlaMbXd ［ただし、M:Co、Ni、Cu、Zn、Agから選ばれる一種もし
    くは二種以上の金属元素、 X:Li、Mg、Ca、Ti、Zrから選ばれる一種もしくは二種以
    上の元素、ａ、ｂ、ｄは原子パーセントで 80 ≦ａ≦94.5 5 ≦ｂ≦15 0.5≦ｄ≦10］ で示される組成を有し、アルミニウムマトリックス中
    に、主としてAlの金属間化合物を微細に分散させてなる
    高力、耐熱性アルミニウム基合金。
  2. 【請求項２】一般式:Ala′MbQcXd ［ただし、M:Co、Ni、Cu、Zn、Agから選ばれる一種もし
    くは二種以上の金属元素、 Q:V、Cr、Mn、Feから選ばれる一種もしくは二種以上の
    金属元素、 X:Li、Mg、Ca、Ti、Zrから選ばれる一種もしくは二種以
    上の元素、ａ′ｂ、ｃ、ｄは原子パーセントで 80 ≦ａ′≦94 5 ≦ｂ≦15 0.5≦ｃ≦３ 0.5≦ｄ≦10］ で示される組成を有し、アルミニウムマトリックス中
    に、主としてAlの金属間化合物を微細に分散させてなる
    高力、耐熱性アルミニウム基合金。
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