JP2703480B2 - High strength and high corrosion resistance aluminum base alloy - Google Patents

High strength and high corrosion resistance aluminum base alloy

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JP2703480B2
JP2703480B2 JP5041528A JP4152893A JP2703480B2 JP 2703480 B2 JP2703480 B2 JP 2703480B2 JP 5041528 A JP5041528 A JP 5041528A JP 4152893 A JP4152893 A JP 4152893A JP 2703480 B2 JP2703480 B2 JP 2703480B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は高比強度かつ耐食性に優
れたアルミニウム基合金に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aluminum-based alloy having high specific strength and excellent corrosion resistance.

【0002】[0002]

【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系などの種々の
成分系の合金が知られており、いずれの系のものにおい
ても軽量で耐食性に優れていることから、それらの個々
の材料特性に応じて、車両、船舶、航空機などの機械構
造部材用として、または、建築用外装材、サッシ、屋根
葺材、LNGタンク用構造材などとして広く使用されて
いる。
2. Description of the Related Art Conventional aluminum-based alloys include Al-
Cu-based, Al-Si-based, Al-Mg-based, Al-Cu-Si
Alloys of various component systems such as Al-Cu-Mg system and Al-Zn-Mg system are known, and any of these systems is lightweight and excellent in corrosion resistance. Depending on the material properties, it is widely used for mechanical structural members of vehicles, ships, aircrafts, etc., or as exterior materials for buildings, sashes, roofing materials, structural materials for LNG tanks, and the like.

【0003】ところが、従来のアルミニウム基合金は、
Fe系の材料に比較して一般に硬度が低く、また耐熱性
も低い欠点がある。また、Cu、MgあるいはZnなど
の元素を添加して強度を高めたもののなかには、耐食性
に欠点を有するものがある。
However, conventional aluminum-based alloys are:
In general, it has the disadvantages of lower hardness and lower heat resistance than Fe-based materials. Further, some of the alloys whose strength is increased by adding elements such as Cu, Mg or Zn have a defect in corrosion resistance.

【0004】一方、近来、アルミニウム基合金を溶湯状
態から急冷凝固させることにより組織の微細化を図り、
機械強度と耐食性の両面で優れさせた特性を発揮させる
試みもなされている。このような背景において、特開平
1ー275732号公報に開示されているように、特定
の組成比のAlM1X系(M1は、V、Cr、Mn、F
e、Co、Ni、Cu、Zrなどの元素を示し、Xは、
La、Ce、Sm、Ndなどの希土類元素、Y、Nb、
Ta、Mm(ミッシュメタル)などを示す。)の組成で
あって、組織が非晶質または非晶質と微細結晶質とから
なるアルミニウム基合金が特許出願されている。
[0004] On the other hand, recently, the structure of the aluminum-based alloy has been refined by rapidly solidifying it from a molten metal state.
Attempts have also been made to exhibit properties that are superior in both mechanical strength and corrosion resistance. Against this background, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-275732, an AlM 1 X-based material having a specific composition ratio (M 1 is V, Cr, Mn, F
e, elements such as Co, Ni, Cu, and Zr, and X represents
Rare earth elements such as La, Ce, Sm, Nd, Y, Nb,
Ta, Mm (mish metal) and the like are shown. ), Wherein an aluminum-based alloy having an amorphous structure or an amorphous and fine crystalline structure has been applied for a patent.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記特許出願のアルミ
ニウム基合金は、高硬度材料、高強度材料、高電気抵抗
材料、耐摩耗材料、ろう付け材料などとして有用であ
り、結晶化温度近傍における超塑性現象を利用して押出
加工やプレス加工も可能であって、耐熱材料としても優
れているものである。ところが、前記のアルミニウム基
合金は、高価な希土類元素や高活性なYなどの金属元素
を多く含有するために、コスト高になる欠点がある。即
ち、高価な原料を用いる必要があるとともに、高活性で
取り扱いの面で難点のある原料を用いる必要があるため
に、製造設備の規模が大きくなって費用が高くなり、人
件費もかかる問題がある。更に前記組成のアルミニウム
基合金は、耐酸化性、耐食性の面で不足を生じる傾向が
ある。
The aluminum-based alloy of the patent application is useful as a high-hardness material, a high-strength material, a high-resistance material, a wear-resistant material, a brazing material, and the like. Extrusion and press working are also possible utilizing the plastic phenomenon, and are excellent as heat-resistant materials. However, the above-mentioned aluminum-based alloy has a disadvantage that the cost is high because it contains a large amount of expensive rare earth elements and highly active metal elements such as Y. In other words, it is necessary to use expensive raw materials, and it is necessary to use raw materials having high activity and difficulties in handling, so that the scale of the manufacturing equipment is increased, the cost is increased, and labor costs are increased. is there. Further, the aluminum-based alloy having the above composition tends to be insufficient in terms of oxidation resistance and corrosion resistance.

【0006】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
あり、希土類元素やYなど高活性元素を含まない組成と
し、低コスト化、低活性化を実現するとともに、高強度
で耐食性に優れさせたアルミニウム基合金を提供するこ
とを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has a composition not containing a highly active element such as a rare earth element or Y, thereby realizing low cost and low activation, and having high strength and excellent corrosion resistance. It is an object to provide an aluminum-based alloy.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は前
記課題を解決するために、一般式 AlxCoyMz(た
だしMは、Fe、Cuの中から選択される1種もしくは
Mn、Fe、Cuの中から選択される2種以上の金属元
素を示す。)で示される組成を有し、組成比を示すx,
y,zは、原子%でx+y+z=100、50≦x≦95、
0.5≦y≦35、0.5≦z≦20なる関係を満足するこ
とを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: a general formula AlxCoyMz (where M is one selected from the group consisting of Fe and Cu);
This indicates two or more metal elements selected from Mn, Fe, and Cu . X), which has a composition represented by
y and z are x + y + z = 100 in atomic%, 50 ≦ x ≦ 95,
It is characterized by satisfying a relationship of 0.5 ≦ y ≦ 35 and 0.5 ≦ z ≦ 20.

【0008】請求項2記載の発明は前記課題を解決する
ために、一般式 AlaFebLc(ただしLは、Mn、
Cuの中から選択される1種もしくは2種以上の金属元
素を示す。)で示される組成を有し、組成比を示すa,
b,cは、原子%でa+b+c=100、50≦a≦95、
0.5≦b≦35、0.5≦c≦20なる関係を満足してな
るものである。
According to a second aspect of the present invention, to solve the above-mentioned problem, a general formula AlaFebLc (where L is Mn,
One or more metal elements selected from Cu. A) having a composition represented by
b, c are a + b + c = 100 in atomic%, 50 ≦ a ≦ 95,
It satisfies the relationship of 0.5 ≦ b ≦ 35 and 0.5 ≦ c ≦ 20.

【0009】請求項3記載の発明は前記課題を解決する
ために、一般式 AldCoeMnfで示される組成を有
し、組成比を示すd,e,fは、原子%でd+e+f=10
0、50≦d≦95、20≦e≦35、5≦f<20なる
関係を満足することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a composition having a composition represented by the general formula: AldCoeMnf.
And d, e, and f indicating the composition ratio are d + e + f = 10 in atomic%.
0, 50 ≦ d ≦ 95, 20 ≦ e ≦ 35, 5 ≦ f <20
It is characterized by satisfying the relationship .

【0010】[0010]

【作用】AlにCoやFeを所定量添加することで、急
冷効果が向上し、非晶質相や微細な結晶質相が得られ易
くなると同時に、組織の熱的安定性が向上する。また、
強度および硬度も向上する。更に、Al-Co2元系合
金、あるいは、Al-Fe2元系合金に対してMnや
e、Cuを所定量添加することで、強度および硬度が向
上する
By adding a predetermined amount of Co or Fe to Al, the quenching effect is improved, an amorphous phase or a fine crystalline phase is easily obtained, and the thermal stability of the structure is improved. Also,
Strength and hardness are also improved. Further, Mn and F are not used for Al-Co binary alloys or Al-Fe binary alloys.
By adding a predetermined amount of e and Cu, strength and hardness are improved .

【0011】次に、本願発明合金の各成分の組成限定理
由について説明する。Al(アルミニウム)含有量は、
原子%で50≦Al≦95の範囲であるが、これが50
原子%未満であると脆化するとともに、95原子%を超
えると強度と硬度が低下する。
Next, the reasons for limiting the composition of each component of the alloy of the present invention will be described. The Al (aluminum) content is
Atomic% is in the range of 50 ≦ Al ≦ 95.
If it is less than atomic%, it will become brittle, and if it exceeds 95 atomic%, the strength and hardness will decrease.

【0012】Co(コバルト)もしくはFe(鉄)含有
量は、0.5原子%以上、35原子%以下の範囲である
が、これが0.5原子%未満であると強度や硬度が向上
しないとともに、35原子%を超えると脆化し、強度と
靱性が低下する。なお、Al-Co2元系合金に対して
Feを添加する場合は、20原子%を超えて添加すると
脆化が始まる。Mn(マンガン)、Cu(銅)含有量
は、原子%で0.5≦Mn≦20あるいは0.5≦Cu≦
20の範囲であるが、これが0.5%未満では強度や硬
度が向上しないとともに、20原子%を超えると脆化
し、靱性が低下する。
The content of Co (cobalt) or Fe (iron) is in the range of 0.5 atomic% to 35 atomic%, but if it is less than 0.5 atomic%, strength and hardness are not improved and If it exceeds 35 at%, the material becomes brittle, and the strength and toughness decrease. In addition, when Fe is added to the Al-Co binary alloy, embrittlement starts when it exceeds 20 atomic%. The content of Mn (manganese) and Cu (copper) is expressed in terms of atomic% as 0.5 ≦ Mn ≦ 20 or 0.5 ≦ Cu ≦
If it is less than 0.5%, the strength and hardness will not be improved, and if it is more than 20% by atom, it will be brittle and the toughness will be reduced.

【0013】更に、Al-Co2元系合金に対してMn
を添加する場合、20≦Co≦35、5≦Mn<20原
子%の範囲とすることが好ましく、この範囲とすること
により高い引張強さと、曲げ試験でも破断しない優れた
曲げ特性を両立させることができる。
Further, Mn is used for Al—Co binary alloy.
, 20 ≦ Co ≦ 35, 5 ≦ Mn <20
%, Preferably within this range.
Excellent tensile strength and excellent resistance to fracture even in bending tests
Bending characteristics can be compatible.

【0014】前記アルミニウム基合金は、前記組成の合
金溶湯を液体急冷法で急冷凝固させて製造することがで
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104〜106 K/sec程度の冷却速度が容易に得られ
る。この単ロール法、双ロール法などにより薄帯材料を
製造するには、溶湯を入れた石英管などの収納容器に、
石英管先端のノズル孔を通して約300〜10000rp
mの範囲の一定速度で回転している直径30〜300mm
の例えば銅あるいは銅製のロールに溶湯を噴出する。こ
れにより、幅が約1〜300mmで厚さが約5〜500μ
mの各種薄帯材料を容易に得ることができる。
The aluminum-based alloy can be produced by rapidly solidifying a molten alloy having the above composition by a liquid quenching method. The liquid quenching method refers to a method of rapidly cooling a molten alloy, for example, a single roll method, a twin roll method,
Spinning in a rotating liquid is particularly effective, and in these methods, a cooling rate of about 10 4 to 10 6 K / sec can be easily obtained. In order to manufacture a ribbon material by the single roll method, the twin roll method, or the like, a container such as a quartz tube containing molten metal is used.
About 300 to 10000 rp through the nozzle hole at the tip of the quartz tube
30-300mm diameter rotating at a constant speed in the range of m
For example, a molten metal is jetted onto a copper or copper roll. Thereby, the width is about 1-300mm and the thickness is about 5-500μ.
m can be easily obtained.

【0015】一方、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で回転する中空ドラム内に遠心
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。また、前記
の方法によらずに、スパッタリング法などの成膜法によ
り前記組成のアルミニウム基合金の薄膜を得ることがで
き、また高圧ガス噴霧法などの各種アトマイズ法やスプ
レー法により溶湯を急冷して前記組成のアルミニウム基
合金粉末を得ることができる。
On the other hand, in order to produce a thin wire material by the spinning method in a rotating liquid, a depth held by a centrifugal force through a nozzle hole in a hollow drum rotating at about 50 to 500 rpm under argon gas back pressure. The thin wire material can be easily obtained by ejecting the molten metal into the solution refrigerant layer of about 1 to 10 cm. At this time, the angle between the molten metal ejected from the nozzle and the refrigerant surface is
It is preferable that the relative speed ratio between the molten metal jet and the solution refrigerant surface is about 0.7 to 0.9 degrees. Instead of the above method, a thin film of the aluminum-based alloy having the above composition can be obtained by a film forming method such as a sputtering method, and the molten metal is rapidly cooled by various atomizing methods such as a high-pressure gas spraying method or a spray method. Thus, an aluminum-based alloy powder having the above composition can be obtained.

【0016】前記の方法により得られたアルミニウム基
合金の組織状態の例を以下に示す。 (1)非晶質相。 (2)非晶質相とAlの微細な結晶相の混相組織。 (3)非晶質相と安定または準安定な金属間化合物相の
混相組織。 (4)Alと、安定または準安定な金属間化合物相ある
いは非晶質相の混相組織。 (5)Alを母相とする固溶体。 本願発明でいう微細結晶質相とは、結晶粒の最大径の平
均が1μm以下である結晶質相のことである。
An example of the structure of the aluminum-based alloy obtained by the above method is shown below. (1) Amorphous phase. (2) A mixed phase structure of an amorphous phase and a fine crystalline phase of Al. (3) A mixed phase structure of an amorphous phase and a stable or metastable intermetallic compound phase. (4) A mixed phase structure of Al and a stable or metastable intermetallic compound phase or an amorphous phase. (5) A solid solution containing Al as a mother phase. The fine crystalline phase referred to in the present invention is a crystalline phase in which the average of the maximum diameter of the crystal grains is 1 μm or less.

【0017】前記各組織状態の合金の特性 (1)に示す組織状態(非晶質相)の合金は、高強度を
有し、良好な曲げ延性を有し、高靱性を有する。(2)
と(3)に示す組織状態(混相組織)の合金は、(1)
に示す組織状態(非晶質相)の合金よりも更に1.2〜
1.5倍程度高強度である。(4)と(5)に示す組織
状態(混相組織または固溶体)の合金は、(1)〜
(3)に示す組織状態の合金よりも高靱性を有し、か
つ、高強度である。
The alloy in the structural state (amorphous phase) shown in (1) has high strength, good bending ductility, and high toughness. (2)
The alloys having the microstructures shown in (3) and (3) are (1)
Is 1.2 to 1.2 more than the alloy in the structure state (amorphous phase) shown in
1.5 times higher strength. The alloys in the structural state (mixed phase structure or solid solution) shown in (4) and (5) are (1) to
It has higher toughness and higher strength than the alloy having the structure shown in (3).

【0018】前記の各組織状態は、通常のX線回折法や
透過電子顕微鏡観察によって容易に知ることができる。
非晶質相の場合は、非晶質相特有のハローパターンを示
し、非晶質相と微細な結晶相との混相組織の場合は、ハ
ローパターンと微細な結晶相に起因する回折ピークとが
合成された回折パターンを示し、非晶質相と金属間化合
物相との混相組織の場合は、ハローパターンと金属間化
合物相に起因する回折ピークとが合成されたパターンを
示す。前記(1)〜(3)に記載した組織状態は合金溶
湯の冷却速度を制御することで任意のものが得られる。
前記(4)〜(5)に記載した組織状態は、Alリッチ
の組織(例えば、Al≧92原子%)の合金溶湯を急冷
することで任意のものが得られる。
Each of the above-mentioned tissue states can be easily known by ordinary X-ray diffraction or observation with a transmission electron microscope.
In the case of the amorphous phase, a halo pattern peculiar to the amorphous phase is shown. In the case of a mixed phase structure of the amorphous phase and the fine crystalline phase, the halo pattern and the diffraction peak caused by the fine crystalline phase are different. A synthesized diffraction pattern is shown. In the case of a mixed phase structure of an amorphous phase and an intermetallic compound phase, a halo pattern and a diffraction peak resulting from the intermetallic compound phase are synthesized. Any of the microstructures described in the above (1) to (3) can be obtained by controlling the cooling rate of the molten alloy.
Any of the microstructures described in the above (4) to (5) can be obtained by quenching a molten alloy having an Al-rich microstructure (for example, Al ≧ 92 atomic%).

【0019】次に、前記非晶質組織は、加熱すると特定
の温度以上で結晶に分解する(この温度を結晶化温度と
呼ぶ)。この非晶質相の加熱分解を利用することによっ
ても微細結晶質からなるアルミニウム固溶相および合金
組成によって異なる金属間化合物の複合体を得ることが
できる。
Next, when heated, the amorphous structure is decomposed into crystals at a specific temperature or higher (this temperature is called a crystallization temperature). By utilizing the thermal decomposition of the amorphous phase, it is possible to obtain a composite of a finely crystalline aluminum solid solution phase and an intermetallic compound that differs depending on the alloy composition.

【0020】本発明のアルミニウム合金は、結晶化温度
近傍(結晶化温度±100℃)または微細結晶相の安定
温度領域内の高温域において、超塑性現象を示すので、
容易に押出加工やプレス加工、熱間鍛造等の加工を行な
うことができる。従って、薄帯、線、板状あるいは粉末
の形態で得られた前記組成のアルミニウム基合金を前記
温度で押出加工、プレス加工、熱間鍛造加工すること
で、容易にバルク材を得ることができる。更に前記組成
のアルミニウム基合金は、高度の粘さを有するので、1
80度曲げ可能なものとなる。
The aluminum alloy of the present invention exhibits a superplastic phenomenon in the vicinity of the crystallization temperature (crystallization temperature ± 100 ° C.) or in a high temperature range within the stable temperature range of the fine crystal phase.
Extrusion, pressing, hot forging, and other processing can be easily performed. Therefore, a bulk material can be easily obtained by extruding, pressing, and hot-forging an aluminum-based alloy having the above composition obtained in the form of a ribbon, wire, plate, or powder at the above-mentioned temperature. . Further, since the aluminum-based alloy having the above composition has a high viscosity,
It can be bent by 80 degrees.

【0021】なお、前記非晶質相もしくは非晶質相と微
細結晶相の混相組織の合金には、結晶質合金のような結
晶粒界、偏析等の構造的不均一性や化学的不均一性がな
く、さらにアルミ酸化膜の形成により、不動態化を起こ
すために高耐食性を示す。また、希土類元素を含んでい
ると、その希土類元素の活性のために合金表面の不動態
膜に不均一性を生じやすく、その部分から内部への腐蝕
が進行する欠点があるが、前記構造の合金にあっては希
土類元素を含んでいないためにその点の問題も解決され
ている。
Incidentally, the amorphous phase or the alloy having a mixed phase structure of the amorphous phase and the fine crystal phase includes structural non-uniformity such as crystal grain boundaries and segregation such as a crystalline alloy, and chemical non-uniformity. It has no corrosion resistance and exhibits high corrosion resistance due to passivation caused by the formation of an aluminum oxide film. In addition, when a rare earth element is contained, the passivation film on the alloy surface tends to cause non-uniformity due to the activity of the rare earth element, and there is a disadvantage that corrosion proceeds from that portion to the inside. Since the alloy does not contain a rare earth element, the problem in that respect has been solved.

【0022】次に前記組成のアルミニウム基合金につい
て、バルク(塊)状の部材を製造する場合について説明
する。本発明に係るアルミニウム基合金は、加熱すると
微細結晶相を析出して結晶化するとともに、アルミニウ
ムマトリックス(α相)を析出し、それ以上の温度に加
熱すると金属間化合物も析出するので、これらの性質を
利用して高強度と延性を有するバルク化を行なうことが
できる。具体的には、急冷法により製造した薄帯合金を
ボールミルにて粉砕し、真空ホットプレスにより真空下
(例えば、10-3Torr)、結晶化温度よりも多少低い
温度で(例えば470K程度で)圧粉することにより直
径数十mm、長さ数十mmの押出し用ビレットを作成する。
このビレットを押出機のコンテナ内にセットし、結晶化
温度よりも若干高い温度で数十分保持した後、押出加工
を行なって丸棒などの所望の形状の押出材を得ることが
できる。
Next, a description will be given of a case where a bulk member is manufactured for the aluminum-based alloy having the above composition. The aluminum-based alloy according to the present invention, when heated, precipitates and crystallizes a fine crystalline phase, precipitates an aluminum matrix (α phase), and when heated to a higher temperature, also precipitates an intermetallic compound. Utilizing the properties, bulking with high strength and ductility can be performed. Specifically, the ribbon alloy produced by the quenching method is pulverized by a ball mill, and is vacuum-pressed by a vacuum hot press (for example, 10 −3 Torr) at a temperature slightly lower than the crystallization temperature (for example, at about 470 K). An extruded billet with a diameter of several tens of mm and a length of several tens of mm is produced by compacting.
The billet is set in a container of an extruder, and is held at a temperature slightly higher than the crystallization temperature for several tens of minutes, and then extruded to obtain an extruded material having a desired shape such as a round bar.

【0023】[0023]

【実施例】高周波溶解炉により所定の成分組成を有する
溶融合金を製造し、これを図1に示すような先端に小孔
5(孔径:0.2〜0.5mm)を有する石英管1に装入
し、加熱溶解した後、その石英管1を銅製のロール2の
直上に設置し、ロール2を回転数4000rpmで高速回
転させ、石英管1にアルゴンガス圧(0.7kg/cm3)を
かけて石英管1の小孔5から溶湯をロール2の表面に噴
射して急冷することにより急冷凝固させて合金薄帯4を
得た。前記製造条件により、表1〜表3に示す組成(原
子%)の多数の合金薄帯試料(幅1mm、厚さ20μm)
を作成し、それぞれの試料についてX線回折とTEM
(透過型電子顕微鏡)による観察を行い、表1〜表3に
示す結果を得た。
EXAMPLE A molten alloy having a predetermined composition was produced by a high-frequency melting furnace, and this was converted into a quartz tube 1 having small holes 5 (pore diameter: 0.2 to 0.5 mm) at the tip as shown in FIG. After charging and melting by heating, the quartz tube 1 is placed directly above a roll 2 made of copper, and the roll 2 is rotated at a high speed of 4000 rpm, and an argon gas pressure (0.7 kg / cm 3 ) is applied to the quartz tube 1. The molten metal was sprayed from the small holes 5 of the quartz tube 1 onto the surface of the roll 2 and rapidly cooled to solidify rapidly to obtain an alloy ribbon 4. According to the manufacturing conditions, a number of alloy ribbon samples (width 1 mm, thickness 20 μm) having the compositions (atomic%) shown in Tables 1 to 3
X-ray diffraction and TEM for each sample
(Transmission electron microscope) was observed, and the results shown in Tables 1 to 3 were obtained.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】[0025]

【表2】 [Table 2]

【0026】[0026]

【表3】 [Table 3]

【0027】以上の測定結果から、表1〜表3の組織状
態の欄に示すように非晶質(Amo)単相組織、または、
金属間化合物相もしくは固溶体からなる結晶組織(Co
m)、または、非晶質相とfcc構造のアルミニウムの微細
な結晶相との混相組織(fcc-Al+Amo)、非晶質相と前記
結晶組織とが混在した組織が得られていることが確認さ
れた。
From the above measurement results, as shown in the column of the structure state in Tables 1 to 3, an amorphous (Amo) single phase structure or
Crystal structure of intermetallic compound phase or solid solution (Co
m) or a mixed phase structure (fcc-Al + Amo) of an amorphous phase and a fine crystal phase of aluminum having an fcc structure, and a structure in which the amorphous phase and the crystal structure are mixed are obtained. Was confirmed.

【0028】次に、各薄帯試料につき、硬度(Hv)と
引張破断強度(σf:MPa)を測定し、表1〜表3に示
す結果を得た。硬度は、微小ビッカース硬度計による測
定値(DPN:Diamond Pyramid Number)である。更
に、各薄帯試料について、コ字状になるように180度
折り曲げて端部どうしを密着させる180度密着曲げ試
験を行なった結果、破断しない程度の延性を示すものを
表1〜表3にDucで示し、破断したものをBriで示した。
Next, the hardness (Hv) and the tensile strength at break (σ f : MPa) of each ribbon sample were measured, and the results shown in Tables 1 to 3 were obtained. The hardness is a value measured by a micro Vickers hardness tester (DPN: Diamond Pyramid Number). Further, for each of the ribbon samples, as a result of performing a 180-degree close-contact bending test in which each of the ribbon samples was bent at 180 degrees so as to have a U-shape and the ends were brought into close contact with each other, those showing ductility to the extent of not breaking are shown in Tables 1 to 3. Duc is shown, and the broken one is shown by Bri.

【0029】表1〜表3に示す結果から、Al-Co2
元系合金に対し、元素Mとして、Mn、Fe、Cuの1
種または2種以上を添加してなる合金においては、原子
%で50≦Al≦95、0.5≦Co≦35、0.5≦M
≦20なる関係を満足させることによって、耐力が高
く、硬度が高く、曲げにも強く加工が可能なアルミニウ
ム基合金を得ることができることが明らかになった。更
に、表1〜表3に示す結果から、Al-Fe2元系合金
に対し、元素Lとして、Mn、Cuの1種または2種以
上を添加してなる合金においては、原子%で50≦Al
≦95、0.5≦Fe≦35、0.5≦L≦20なる関係
を満足させることによって、耐力が高く、硬度が高く、
曲げにも強く加工が可能なアルミニウム基合金を得るこ
とができることが明らかになった。
From the results shown in Tables 1 to 3, from the results shown in FIG.
For elementary alloys, M is one of Mn, Fe, and Cu
In an alloy containing one or more kinds, 50 ≦ Al ≦ 95, 0.5 ≦ Co ≦ 35, 0.5 ≦ M in atomic%.
It has been clarified that by satisfying the relationship of ≦ 20, it is possible to obtain an aluminum-based alloy which has a high proof stress, a high hardness, and can be processed to be strong in bending. Furthermore, from the results shown in Tables 1 to 3, it can be seen from the results shown in Tables 1 to 3 that in alloys obtained by adding one or more of Mn and Cu as the element L to the Al-Fe binary alloy, 50 ≦ Al
By satisfying the relationships of ≦ 95, 0.5 ≦ Fe ≦ 35, and 0.5 ≦ L ≦ 20, the proof stress is high, the hardness is high,
It became clear that it was possible to obtain an aluminum-based alloy that was strong in bending and could be processed.

【0030】表1〜表3に示す本発明に係る試料におい
ては、通常のアルミニウム基合金がHv:50〜100
DPN程度であるのに対して165〜387DPNと極
めて高い硬度を示している。次に、引張破断強度(σ
f)に関しては、通常の時効硬化型アルミニウム基合金
(Al-Si-Fe系)の値が、200〜600MPaで
あるのに対し、本発明試料のものは760〜1270M
Paの範囲になり、極めて優れていることが明らかにな
った。なお、引張強さに関し、JIS規定の6000系
あるいは7000系のアルミニウム基合金においては、
250〜300MPa程度であり、Fe系の構造用鋼板
で400MPa程度、Fe系の高張力鋼板で800〜9
80MPa程度であることを考慮すると、本発明に係る
アルミニウム合金が極めて優れていることが明らかであ
る。
In the samples according to the present invention shown in Tables 1 to 3, the normal aluminum-based alloy has a Hv of 50 to 100.
Although it is about DPN, it shows an extremely high hardness of 165 to 387 DPN. Next, the tensile breaking strength (σ
Regarding f), the value of a normal age hardening type aluminum-based alloy (Al-Si-Fe-based) is 200 to 600 MPa, while that of the sample of the present invention is 760 to 1270 M
It became Pa range, and it became clear that it was extremely excellent. Regarding the tensile strength, in the case of JIS-based 6000 or 7000-based aluminum-based alloys,
About 250-300 MPa, about 400 MPa for Fe-based structural steel sheets, and 800-9 for Fe-based high-tensile steel sheets.
Considering that the pressure is about 80 MPa, it is clear that the aluminum alloy according to the present invention is extremely excellent.

【0031】図2はAl89Co8Mn3なる組成の合金試
料のX線回折図形を示すもので、この図では結晶ピーク
が見られないブロードなパターンとなっていて、合金試
料が非晶質単相構造になっていることを示している。図
3はAl90Co6Fe4なる組成の合金試料のX線回折図
形を示すもので、この図では非晶質相とナノスケールの
fcc構造の微細なAl結晶相との混相組織になっている
ことを示している。図中において、(111)、(20
0)で示すものは、fcc構造のAlの結晶ピークであ
る。
FIG. 2 shows an X-ray diffraction pattern of an alloy sample having a composition of Al 89 Co 8 Mn 3. In this figure, a broad pattern without a crystal peak was observed, and the alloy sample was amorphous. It shows that it has a single-phase structure. FIG. 3 shows an X-ray diffraction pattern of an alloy sample having a composition of Al 90 Co 6 Fe 4 .
It shows that it has a mixed phase structure with a fine Al crystal phase having an fcc structure. In the figure, (111), (20)
What is indicated by 0) is a crystal peak of Al having the fcc structure.

【0032】図4はAl90Co9Cu1なる組成の合金試
料を0.67k/sの昇温速度で加熱した場合のDSC(示
差走査熱量測定)曲線を示し、図5はAl909Mn1
る組成の合金試料を0.67k/sの昇温速度で加熱した場
合のDSC曲線を示すものである。図4と図5から明ら
かなように低温側のブロードなピークは、fcc構造のA
l粒子の結晶化ピークを示し、高温側の鋭いピークは化
合物の結晶化ピークを示している。このような2つのピ
ークを有することは、適切な温度で焼き入れ等の熱処理
を行なえば、非晶質母相中に分散するAl粒子の体積分
率を制御することができるので、熱処理により機械的特
性を向上できることが明らかである。また更に、Tiや
Zrを所定量添加すると、急冷効果が向上して非晶質相
や微細な結晶質相が得られ易くなるとともに、組織の熱
的安定性が向上する。 Ti(チタン)、Zr(ジルコニ
ウム)含有量は、元素Mまたは元素Lの1/2以下の範
囲であるが、これが0.5原子%未満では急冷効果が向
上しないとともに、合金組織中に結晶質を含む場合の結
晶粒が微細化しない。また、前記の含有量が10原子%
を超えると脆化し、靱性が低下する。また、融点が上昇
し、溶解が困難になる。また、溶湯の粘性が高くなり、
製造時に使用するノズルからの噴出が困難になる。な
お、元素Mの含有量の1/2を超える範囲で元素MをT
iまたはZrに置換すると、硬度、強度、靱性が低下し
てしまう。
[0032] Figure 4 shows a DSC (differential scanning calorimetry) curve when heated alloy samples Al 90 Co 9 Cu 1 having a composition at a heating rate of 0.67k / s, 5 Al 90 C 9 9 shows a DSC curve when an alloy sample having a composition of Mn 1 is heated at a heating rate of 0.67 k / s. As is clear from FIGS. 4 and 5, the broad peak on the low temperature side is the Acc of the fcc structure.
1 shows the crystallization peak of the particles, and the sharp peak on the high temperature side shows the crystallization peak of the compound. Having such two peaks means that if heat treatment such as quenching is performed at an appropriate temperature, the volume fraction of Al particles dispersed in the amorphous matrix can be controlled. It is clear that the mechanical properties can be improved. Furthermore, Ti and
When a predetermined amount of Zr is added, the quenching effect is improved and the amorphous phase
And a fine crystalline phase are easily obtained,
Stability is improved. Ti (titanium), Zr (zirconia
Um) content is less than or equal to 1/2 of the element M or the element L.
If the ratio is less than 0.5 atomic%, the rapid cooling effect is
In the case where the alloy structure contains crystalline
Crystal grains are not refined. Further, the content is 10 atomic%.
If it exceeds, the material becomes brittle and the toughness decreases. In addition, melting point rises
And dissolution becomes difficult. Also, the viscosity of the molten metal increases,
It becomes difficult to eject from a nozzle used during manufacturing. What
Note that the element M is converted to T within a range of more than half the content of the element M.
When substituted with i or Zr, hardness, strength and toughness decrease.
Would.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るアルミ
ニウム基合金は、高硬度材料、高強度材料、耐食性に富
む材料として有用である。更に、熱処理により機械特性
を向上させることが可能であり、曲げにも強いので機械
加工もできるなどの優れた特性を有する。以上のことか
ら本発明に係るアルミニウム基合金は、航空機、車両、
船舶などの構造用部材、あるいはエンジン部分の構造用
部材、または、建築用外装材、サッシ、屋根材として、
更には、海水機器用部材、原子炉用部材などとして広く
使用することができる。
As described above, the aluminum-based alloy according to the present invention is useful as a high-hardness material, a high-strength material, and a material having high corrosion resistance. Further, the heat treatment can improve the mechanical properties, and has excellent properties such as being able to be machined because it is strong against bending. From the above, aluminum-based alloy according to the present invention, aircraft, vehicles,
As a structural member of a ship or the like, or a structural member of an engine part, or a building exterior material, sash, or roofing material,
Furthermore, it can be widely used as a member for seawater equipment, a member for a nuclear reactor, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は本発明合金を急冷凝固して薄帯を製造す
る際に使用した単ロール装置の一例を示す構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a single roll device used for producing a ribbon by rapidly solidifying an alloy of the present invention.

【図2】図2はAl89Co8Mn3なる組成の合金のX線
回折分析結果を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an X-ray diffraction analysis result of an alloy having a composition of Al 89 Co 8 Mn 3 .

【図3】図3はAl90Co6Fe4なる組成の合金のX線
回折分析結果を示す図である。
FIG. 3 is a view showing an X-ray diffraction analysis result of an alloy having a composition of Al 90 Co 6 Fe 4 .

【図4】図4はAl90Co9Cu1なる組成の合金の熱的
特性を示す図である。
FIG. 4 is a view showing thermal characteristics of an alloy having a composition of Al 90 Co 9 Cu 1 .

【図5】図5はAl90Co9Mn1なる組成の合金の熱的
特性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing thermal characteristics of an alloy having a composition of Al 90 Co 9 Mn 1 ;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石英管 2 ロール 3 溶湯 4 薄帯 5 ノズル孔 1 Quartz tube 2 Roll 3 Molten 4 Thin strip 5 Nozzle hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 明久 宮城県仙台市青葉区川内無番地 川内住 宅11ー806 (72)発明者 堀尾 裕磨 静岡県浜松市中沢町10番1号 ヤマハ株 式会社内 (56)参考文献 特開 平6−256875(JP,A) 特開 平1−316434(JP,A) 特開 昭62−37335(JP,A) 特開 平3−257133(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Akihisa Inoue 11-806 Kawauchi Residence No. Kawauchi, Aoba-ku, Aoba-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture (72) Inventor Hiroma Horio 10-1 Nakazawacho, Hamamatsu-shi, Shizuoka Yamaha In-company (56) References JP-A-6-256875 (JP, A) JP-A-1-316434 (JP, A) JP-A-62-37335 (JP, A) JP-A-3-257133 (JP, A) )

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一般式 AlxCoyMz (ただしMは、Fe、Cuの中から選択される1種もし
くはMn、Fe、Cuの中から選択される2種以上の金
属元素を示す。)で示される組成を有し、 組成比を示すx,y,zは、原子%でx+y+z=100、5
0≦x≦95、0.5≦y≦35、0.5≦z≦20なる関
係を満足することを特徴とする高強度高耐食性アルミニ
ウム基合金。
1. A general formula AlxCoyMz (where M is, Fe, 1 kind or Mn is selected from among Cu, Fe, show two or more metal elements selected from among Cu.) Composition represented by X, y, and z indicating the composition ratio are x + y + z = 100 and 5 in atomic%.
A high-strength, high-corrosion-resistant aluminum-based alloy, characterized by satisfying the following relationships: 0 ≦ x ≦ 95, 0.5 ≦ y ≦ 35, and 0.5 ≦ z ≦ 20.
【請求項2】 一般式 AlaFebLc (ただしLは、Mn、Cuの中から選択される1種もし
くは2種以上の金属元素を示す。)で示される組成を有
し、 組成比を示すa,b,cは、原子%でa+b+c=100、5
0≦a≦95、0.5≦b≦35、0.5≦c≦20なる関
係を満足することを特徴とする高強度高耐食性アルミニ
ウム基合金。
2. A composition having a composition represented by the general formula AlaFebLc (where L represents one or more metal elements selected from Mn and Cu), and a, b indicating a composition ratio , C are a + b + c = 100, 5 in atomic%
A high-strength, high-corrosion-resistant aluminum-based alloy characterized by satisfying a relationship of 0 ≦ a ≦ 95, 0.5 ≦ b ≦ 35, and 0.5 ≦ c ≦ 20.
【請求項3】 一般式 AldCoeMnf で示される組成を有し、組成比を示すd,e,fは、原子
%でd+e+f=100、50≦d≦95、20≦e≦3
5、5≦f<20なる関係を満足する ことを特徴とする
高強度高耐食性 アルミニウム基合金。
3. A composition having a composition represented by the general formula: AldCoeMnf , wherein d, e, and f representing composition ratios are atoms.
% + D + e + f = 100, 50 ≦ d ≦ 95, 20 ≦ e ≦ 3
5. A high-strength, high-corrosion-resistant aluminum-based alloy characterized by satisfying a relationship of 5, 5 ≦ f <20 .
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