JP3053063B2 - 半溶融成形に適したアルミニウム合金鋳造素材の製造方法 - Google Patents
半溶融成形に適したアルミニウム合金鋳造素材の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半溶融成形に適した微細
等軸晶組織を有するアルミニウム合金鋳造素材の製造方
法に関するものである。
等軸晶組織を有するアルミニウム合金鋳造素材の製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】チクソキャスト法は、従来の鋳造法に比
べて鋳造欠陥や偏析が少なく、金属組織が均一で、金型
寿命が長いことや成形サイクルが短いなどの利点があ
り、最近注目されている技術である。この成形法（以下
成形法Ａと称する）において使用されるビレットは、半
溶融温度領域で機械攪拌や電磁攪拌を実施するか、ある
いは加工後の再結晶を利用することによって得られたも
のである。これに対して、従来鋳造法による素材を用い
て半溶融成形する方法も知られている。これは、たとえ
ば、微細な等軸晶組織を得、その後の半溶融温度域まで
昇温して鋳造時のデンドライト状の初晶を球状化させて
成形法Ａと同等の組織を得るために、従来添加される量
よりも多量の（たとえば、２〜１０倍）Ａｌ−Ｔｉ−Ｂ
母合金を添加する方法（以下方法Ｂと称する）が知られ
ている。
べて鋳造欠陥や偏析が少なく、金属組織が均一で、金型
寿命が長いことや成形サイクルが短いなどの利点があ
り、最近注目されている技術である。この成形法（以下
成形法Ａと称する）において使用されるビレットは、半
溶融温度領域で機械攪拌や電磁攪拌を実施するか、ある
いは加工後の再結晶を利用することによって得られたも
のである。これに対して、従来鋳造法による素材を用い
て半溶融成形する方法も知られている。これは、たとえ
ば、微細な等軸晶組織を得、その後の半溶融温度域まで
昇温して鋳造時のデンドライト状の初晶を球状化させて
成形法Ａと同等の組織を得るために、従来添加される量
よりも多量の（たとえば、２〜１０倍）Ａｌ−Ｔｉ−Ｂ
母合金を添加する方法（以下方法Ｂと称する）が知られ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た成形法Ａの方法は攪拌法や再結晶を利用する方法のい
ずれの場合も作業が繁雑であり、製造コストが高くなる
難点がある。また、方法Ｂでは、ＴｉやＢがＴｉＢ2 と
して炉底に沈降しやすいために、安定した品質の素材が
得られにくいという難点がある。
た成形法Ａの方法は攪拌法や再結晶を利用する方法のい
ずれの場合も作業が繁雑であり、製造コストが高くなる
難点がある。また、方法Ｂでは、ＴｉやＢがＴｉＢ2 と
して炉底に沈降しやすいために、安定した品質の素材が
得られにくいという難点がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明に係る半溶融成形に適したアルミニウ
ム合金鋳造素材の製造方法では、液相線温度に対して過
熱度を３０℃未満に保持されたアルミニウム合金溶湯を
１．０℃／ｓ以上の凝固区間冷却速度で凝固させて、微
細な等軸晶組織を有したアルミニウム合金鋳造素材を得
るようにした。また、第２の発明では、Ｂを０．００１
〜０．０１％、Ｔｉを０．００５〜０．３０％添加した
アルミ合金とした。また、第３の発明では、Ｂを０．０
０１〜０．０１％、Ｔｉを０．００５〜０．３０％添加
し、かつ、Ｓｉを４〜６％含むアルミ合金とした。ま
た、第４の発明では、以上のアルミ合金を注湯するビレ
ット用金型を給湯方向に対して略直角方向に微小振動さ
せながら、給湯するようにした。
るために、本発明に係る半溶融成形に適したアルミニウ
ム合金鋳造素材の製造方法では、液相線温度に対して過
熱度を３０℃未満に保持されたアルミニウム合金溶湯を
１．０℃／ｓ以上の凝固区間冷却速度で凝固させて、微
細な等軸晶組織を有したアルミニウム合金鋳造素材を得
るようにした。また、第２の発明では、Ｂを０．００１
〜０．０１％、Ｔｉを０．００５〜０．３０％添加した
アルミ合金とした。また、第３の発明では、Ｂを０．０
０１〜０．０１％、Ｔｉを０．００５〜０．３０％添加
し、かつ、Ｓｉを４〜６％含むアルミ合金とした。ま
た、第４の発明では、以上のアルミ合金を注湯するビレ
ット用金型を給湯方向に対して略直角方向に微小振動さ
せながら、給湯するようにした。
【０００５】
【作用】液相線温度に対して過熱度を３０℃以下にする
ことにより、注湯時に生成された結晶核の再溶解を防止
できるため、２００μｍ以下の微細な等軸晶を有するア
ルミニウム合金の鋳造素材を得ることができる。
ことにより、注湯時に生成された結晶核の再溶解を防止
できるため、２００μｍ以下の微細な等軸晶を有するア
ルミニウム合金の鋳造素材を得ることができる。
【０００６】
【実施例】以下図面に基づいて本発明に係る半溶融成形
に適したアルミニウム合金鋳造素材の製造方法について
詳細に説明する。図１〜図６は本発明の実施例に係り、
図１はＡＣ４ＣＨ合金鋳造素材の結晶粒径と鋳造温度の
相関を示す特性曲線図、図２はＡＣ４ＣＨ合金を鋳造す
る金型の縦断面図、図３は７０７５合金鋳造素材の結晶
粒径と鋳造温度との相関を示す特性曲線図、図４は７０
７５合金を鋳造する金型の縦断面図、図５はＡＣ４ＣＨ
合金の半溶融成形品の金属組織の模写図、図６は７０７
５合金の半溶融成形品の金属組織の模写図である。
に適したアルミニウム合金鋳造素材の製造方法について
詳細に説明する。図１〜図６は本発明の実施例に係り、
図１はＡＣ４ＣＨ合金鋳造素材の結晶粒径と鋳造温度の
相関を示す特性曲線図、図２はＡＣ４ＣＨ合金を鋳造す
る金型の縦断面図、図３は７０７５合金鋳造素材の結晶
粒径と鋳造温度との相関を示す特性曲線図、図４は７０
７５合金を鋳造する金型の縦断面図、図５はＡＣ４ＣＨ
合金の半溶融成形品の金属組織の模写図、図６は７０７
５合金の半溶融成形品の金属組織の模写図である。
【０００７】本発明に係る実施例として、ＡＣ４ＣＨ合
金の場合について述べる。図１は、図２に示す金型でＡ
Ｃ４ＣＨ合金を鋳造した場合において、冷却速度が６℃
／ｓの場合と０．４℃／ｓの場合のＡＣ４ＣＨ合金の結
晶粒径に及ぼす鋳造温度の影響を示したものであり、鋳
造温度が６６０℃から６４０℃になる場合や冷却速度が
速い場合に鋳造品の結晶粒径が著しく微細化することが
わかる。特に、Ａｌ−５％Ｔｉ−１％ＢをＡＣ４ＣＨ合
金にＢ量で０．００５％添加した場合、１００μｍ以下
の微細な等軸晶組織が得られる。図３は、図４に示した
冷水槽に浸漬された金型を用いて７０７５合金を冷却速
度が１０℃／ｓで鋳造した場合の結晶粒径と鋳造温度の
相関を示したもので、図１に示すＡＣ４ＣＨ合金と比べ
て結晶粒径はかなり細かいが、結晶粒径に及ぼす鋳造温
度の影響はＡＣ４ＣＨ合金と同様に顕著である。融点
（６２８℃）に対する過熱度が３０℃未満の鋳造温度で
は７２０℃の場合に比べて、結晶粒は著しく微細化され
る。また、ＴｉＢを添加した場合においても、融点に対
する過熱度が３０℃未満になると結晶粒は著しく細かく
なり、６４０℃では５０μｍ程度にまで微細化される。
金の場合について述べる。図１は、図２に示す金型でＡ
Ｃ４ＣＨ合金を鋳造した場合において、冷却速度が６℃
／ｓの場合と０．４℃／ｓの場合のＡＣ４ＣＨ合金の結
晶粒径に及ぼす鋳造温度の影響を示したものであり、鋳
造温度が６６０℃から６４０℃になる場合や冷却速度が
速い場合に鋳造品の結晶粒径が著しく微細化することが
わかる。特に、Ａｌ−５％Ｔｉ−１％ＢをＡＣ４ＣＨ合
金にＢ量で０．００５％添加した場合、１００μｍ以下
の微細な等軸晶組織が得られる。図３は、図４に示した
冷水槽に浸漬された金型を用いて７０７５合金を冷却速
度が１０℃／ｓで鋳造した場合の結晶粒径と鋳造温度の
相関を示したもので、図１に示すＡＣ４ＣＨ合金と比べ
て結晶粒径はかなり細かいが、結晶粒径に及ぼす鋳造温
度の影響はＡＣ４ＣＨ合金と同様に顕著である。融点
（６２８℃）に対する過熱度が３０℃未満の鋳造温度で
は７２０℃の場合に比べて、結晶粒は著しく微細化され
る。また、ＴｉＢを添加した場合においても、融点に対
する過熱度が３０℃未満になると結晶粒は著しく細かく
なり、６４０℃では５０μｍ程度にまで微細化される。
【０００８】次に、上述したアルミニウム合金鋳造素材
の鋳造条件および第２の発明、第３の発明の含有元素の
数値限定理由について述べる。鋳造温度の過熱度が３０
℃以上では、結晶が粗大化し、凝固区間冷却速度が１℃
／ｓ未満では鋳造温度が低くても、ＴｉやＢを添加して
も、結晶粒が粗大化する。したがって、本発明において
は、鋳造温度は液相線に対して過熱度を３０℃未満と
し、凝固区間冷却速度は１℃／ｓ以上とすることとし
た。
の鋳造条件および第２の発明、第３の発明の含有元素の
数値限定理由について述べる。鋳造温度の過熱度が３０
℃以上では、結晶が粗大化し、凝固区間冷却速度が１℃
／ｓ未満では鋳造温度が低くても、ＴｉやＢを添加して
も、結晶粒が粗大化する。したがって、本発明において
は、鋳造温度は液相線に対して過熱度を３０℃未満と
し、凝固区間冷却速度は１℃／ｓ以上とすることとし
た。
【０００９】鋳造温度を低く抑えることにより結晶は微
細化するが、さらに微細化させるためにＴｉ、Ｂを添加
する。Ｔｉが０．００５％未満では微細化効果は小さ
く、０．３０％を超えれば粗大なＴｉ化合物が発生し延
性が低下するので、Ｔｉは０．００５〜０．３０％とす
る。ＢはＴｉと相俟って微細化を促進するが０．００１
％未満であれば結晶粒が微細化せず、０．０１％を超え
て添加してもそれ以上の効果を期待できないので、Ｂは
０．００１〜０．０１％とする。Ｓｉが６％未満では初
晶の形態は花びら状であるため、半溶融温度域に保持す
ることにより容易に球状化する。また、４％未満では強
度が不足する。このためＳｉは４〜６％とする。
細化するが、さらに微細化させるためにＴｉ、Ｂを添加
する。Ｔｉが０．００５％未満では微細化効果は小さ
く、０．３０％を超えれば粗大なＴｉ化合物が発生し延
性が低下するので、Ｔｉは０．００５〜０．３０％とす
る。ＢはＴｉと相俟って微細化を促進するが０．００１
％未満であれば結晶粒が微細化せず、０．０１％を超え
て添加してもそれ以上の効果を期待できないので、Ｂは
０．００１〜０．０１％とする。Ｓｉが６％未満では初
晶の形態は花びら状であるため、半溶融温度域に保持す
ることにより容易に球状化する。また、４％未満では強
度が不足する。このためＳｉは４〜６％とする。
【００１０】次に、第４の発明では、ビレット用金型に
溶湯を給湯する時、給湯方向とほぼ直角方向に、たとえ
ば１〜２００Ｇ、振幅１μｍ〜１０ｍｍ程度の微小振動
をビレット用金型に与える。加振方法はエアバイブレー
ションなどどのようなものでもよい。このような微小振
動を給湯時に溶湯に与えると、より微細な結晶粒の素材
が得られ好ましい。なお、ここでいう鋳造温度（溶湯温
度）は金型に注湯する直前の溶湯の温度を意味し、ま
た、鋳造方法はバッチ式に金型に鋳造する実施例につい
て記載したが鋳造方法はバッチ式に限定されるものでは
なく、連続鋳造法にも適用される。
溶湯を給湯する時、給湯方向とほぼ直角方向に、たとえ
ば１〜２００Ｇ、振幅１μｍ〜１０ｍｍ程度の微小振動
をビレット用金型に与える。加振方法はエアバイブレー
ションなどどのようなものでもよい。このような微小振
動を給湯時に溶湯に与えると、より微細な結晶粒の素材
が得られ好ましい。なお、ここでいう鋳造温度（溶湯温
度）は金型に注湯する直前の溶湯の温度を意味し、ま
た、鋳造方法はバッチ式に金型に鋳造する実施例につい
て記載したが鋳造方法はバッチ式に限定されるものでは
なく、連続鋳造法にも適用される。
【００１１】図５は、本発明の実施例に係るＡＣ４ＣＨ
半溶融成形品の金属組織を示すが、図７の従来法による
半溶融成形品の金属組織が等軸晶を形成しておらず、不
定形になっているのに対して、図５の場合には、微細な
球状組織が均一に生成していることが観察される。
半溶融成形品の金属組織を示すが、図７の従来法による
半溶融成形品の金属組織が等軸晶を形成しておらず、不
定形になっているのに対して、図５の場合には、微細な
球状組織が均一に生成していることが観察される。
【００１２】一方、図６は７０７５半溶融成形品の金属
組織を示したものであり、これに対して図８は従来法の
半溶融成形品の金属組織を示したものである。両者を比
較すると、図６の金属組織は、図８の金属組織に比べて
非常に微細な均一な組織となっていることがわかる。
組織を示したものであり、これに対して図８は従来法の
半溶融成形品の金属組織を示したものである。両者を比
較すると、図６の金属組織は、図８の金属組織に比べて
非常に微細な均一な組織となっていることがわかる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半溶
融成形に適したアルミニウム合金鋳造素材の製造方法で
は、液相線温度に対して過熱度を３０℃未満に保持され
たアルミニウム合金溶湯を１．０℃／ｓ以上の凝固区間
冷却速度で凝固させて微細な等軸晶組織を有するアルミ
ニウム合金鋳造素材を得るようにしたことにより、従来
の微細化処理による方法よりも一層細かい等軸晶組織を
有し、しかも、半溶融状態で攪拌した後に凝固させる方
法で得られる粒状組織に近い金属組織を得ることができ
るので、半溶融成形に適した素材が簡便容易に、かつ、
確実に得られる。
融成形に適したアルミニウム合金鋳造素材の製造方法で
は、液相線温度に対して過熱度を３０℃未満に保持され
たアルミニウム合金溶湯を１．０℃／ｓ以上の凝固区間
冷却速度で凝固させて微細な等軸晶組織を有するアルミ
ニウム合金鋳造素材を得るようにしたことにより、従来
の微細化処理による方法よりも一層細かい等軸晶組織を
有し、しかも、半溶融状態で攪拌した後に凝固させる方
法で得られる粒状組織に近い金属組織を得ることができ
るので、半溶融成形に適した素材が簡便容易に、かつ、
確実に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るＡＣ４ＣＨ合金鋳造素材
の結晶粒径と鋳造温度の相関を示す特性曲線図である。
の結晶粒径と鋳造温度の相関を示す特性曲線図である。
【図２】本発明の実施例に係るＡＣ４ＣＨ合金を鋳造す
る金型の縦断面図である。
る金型の縦断面図である。
【図３】本発明の実施例に係る７０７５合金鋳造素材の
結晶粒径と鋳造温度との相関を示す特性曲線図である。
結晶粒径と鋳造温度との相関を示す特性曲線図である。
【図４】本発明の実施例に係る７０７５合金を鋳造する
金型の縦断面図である。
金型の縦断面図である。
【図５】本発明の実施例に係るＡＣ４ＣＨ合金の半溶融
成形品の金属組織の模写図である。
成形品の金属組織の模写図である。
【図６】本発明の実施例に係る７０７５合金の半溶融成
形品の金属組織の模写図である。
形品の金属組織の模写図である。
【図７】従来のＡＣ４ＣＨ合金の半溶融成形品の金属組
織の模写図である。
織の模写図である。
【図８】従来の７０７５合金の半溶融成形品の金属組織
の模写図である。
の模写図である。
１ 金型 １ａ 冷却フィン ２ アルミニウム溶湯 ３ 柄杓 １０ 水槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−103859（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−52059（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−228602（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−23815（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−216488（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−141543（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−49125（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−309776（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−25773（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−90152（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−71695（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−164108（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B22D 27/04 C22C 1/02 501 C22C 21/00
Claims (4)
- 【請求項１】 液相線温度に対して過熱度を３０℃未満
に保持されたアルミニウム合金溶湯を１．０℃／ｓ以上
の凝固区間冷却速度で凝固させて、微細な等軸晶組織を
有したアルミニウム合金鋳造素材を得るようにしたこと
を特徴とする半溶融成形に適したアルミニウム合金鋳造
素材の製造方法。 - 【請求項２】 アルミ合金は、Ｂを０．００１〜０．０
１％、Ｔｉを０．００５〜０．３０％添加したアルミ合
金とした請求項１記載の半溶融成形に適したアルミニウ
ム合金鋳造素材の製造方法。 - 【請求項３】 アルミ合金は、Ｂを０．００１〜０．０
１％、Ｔｉを０．００５〜０．３０％添加し、かつ、Ｓ
ｉを４〜６％含むアルミ合金とした請求項１記載の半溶
融成形に適したアルミニウム合金鋳造素材の製造方法。 - 【請求項４】 ビレット用金型を給湯方向に対して略直
角方向に微小振動させながら給湯する請求項１、請求項
２、または請求項３記載の半溶融成形に適したアルミニ
ウム合金鋳造素材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7011768A JP3053063B2 (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 半溶融成形に適したアルミニウム合金鋳造素材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7011768A JP3053063B2 (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 半溶融成形に適したアルミニウム合金鋳造素材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08197216A JPH08197216A (ja) | 1996-08-06 |
| JP3053063B2 true JP3053063B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=11787163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7011768A Expired - Fee Related JP3053063B2 (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 半溶融成形に適したアルミニウム合金鋳造素材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3053063B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6299665B1 (en) * | 1999-07-06 | 2001-10-09 | Thixomat, Inc. | Activated feedstock |
| WO2013039247A1 (ja) * | 2011-09-15 | 2013-03-21 | 国立大学法人東北大学 | ダイカスト方法及びダイカスト装置ならびにダイカスト品 |
| JP7279607B2 (ja) * | 2019-10-02 | 2023-05-23 | マツダ株式会社 | 鋳造品の弾塑性応力解析方法、解析システム、解析プログラム、及び記録媒体 |
-
1995
- 1995-01-27 JP JP7011768A patent/JP3053063B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08197216A (ja) | 1996-08-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |