JP3151590B2 - High fatigue strength Al alloy - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は高疲労強度Ａｌ合金、特
に高温下における疲労強度の高いＡｌ合金に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an Al alloy having a high fatigue strength, and particularly to an Al alloy having a high fatigue strength at a high temperature.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、耐熱強度および靱延性の両立を図
るべく、非晶質相の結晶化により金属組織の微細均一化
を狙ったＡｌ合金が知られている。2. Description of the Related Art Heretofore, there has been known an Al alloy which aims at achieving a fine and uniform metal structure by crystallization of an amorphous phase in order to achieve both heat resistance and toughness.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】自動車用軽量エンジン
部品の構成材料に要求される最重要要件は、その構成材
料がエンジン運転中の高温下において優れた疲労強度を
有することであるが、従来のＡｌ合金は未だ前記要件を
充足するに至っていない。The most important requirement for the constituent material of a lightweight engine part for an automobile is that the constituent material has excellent fatigue strength at a high temperature during operation of the engine. Al alloys have not yet satisfied the above requirements.
【０００４】本発明は前記に鑑み、組成および金属組織
を特定することにより、高温下において優れた疲労強度
を発揮することのできる、前記Ａｌ合金を提供すること
を目的とする。[0004] The present invention has been made in view of the above, by identifying a set formation and metal structure, it can exhibit excellent fatigue strength at high temperatures, and to provide the Al alloy.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明に係る高疲労強度
Ａｌ合金は、合金元素としてＦｅ、ＴｉおよびＳｉを含
有し、残部がＡｌよりなるＡｌ合金であって、Ｆｅ、Ｔ
ｉおよびＳｉの含有量がそれぞれ４原子％≦Ｆｅ≦６．
８原子％、０．５原子％≦Ｔｉ≦１．２原子％、１．５
原子％≦Ｓｉ≦２．５原子％であり、Ｆｅ含有量とＴｉ
含有量との間に５．６≦Ｆｅ／Ｔｉ≦８の関係が成立
し、またマトリックスを構成するＡｌ結晶粒（面心立方
構造）の平均粒径Ｄ1 がＤ1 ≦１μｍであり、さらに金
属間化合物の平均粒径Ｄ2 がＤ2 ≦０．５μｍであるこ
とを特徴とする。The high fatigue strength Al alloy according to the present invention is an Al alloy containing Fe, Ti and Si as alloying elements, and the balance being Al.
i and Si content is 4 atomic% ≦ Fe ≦ 6.
8 atomic%, 0.5 atomic% ≦ Ti ≦ 1.2 atomic%, 1.5
Atomic% ≦ Si ≦ 2.5 atomic%, the Fe content and Ti
The relationship of 5.6 ≦ Fe / Ti ≦ 8 is established with the content.
And also Ri average particle diameter D 1 is D 1 ≦ 1 [mu] m der of Al crystal grains constituting the matrix (face-centered cubic structure), further the average particle diameter D 2 of the gold <br/> intermetallic compound D 2 ≦ It characterized a 0.5μm der Turkey <br/>.
【０００６】[0006]
【０００７】また高疲労強度Ａｌ合金は、平均粒径Ｄ3
が１．５μｍ≦Ｄ3 ≦１０μｍのセラミック粒子を含有
し、そのセラミック粒子の体積分率Ｖｆが０．５％≦Ｖ
ｆ≦１０％であることを特徴とする。 [0007] High fatigue strength Al alloy has an average particle diameter D 3
Contains 1.5 μm ≦ D 3 ≦ 10 μm ceramic particles, and the volume fraction Vf of the ceramic particles is 0.5% ≦ V
It is characterized by f ≦ 10%.
【０００８】[0008]
【作用】合金元素であるＦｅ、ＴｉおよびＳｉの含有
量、Ｆｅ／Ｔｉの関係ならびに金属組織を前記のように
特定すると、Ａｌ合金は、均一で、且つ微細な金属組織
を持つことから、優れた耐熱強度および靱延性を有する
と共に高温下において高い疲労強度を有する。[Action] content of which is Fe, Ti and Si alloying element, when the relationship and metal structure of Fe / Ti identifies as above, A l alloy, a uniform and fine metal structure
As a result, it has excellent heat resistance and toughness, and also has high fatigue strength at high temperatures.
【０００９】合金元素において、Ｆｅは耐熱強度向上に
寄与する。ただし、Ｆｅ含有量がＦｅ＜４原子％では耐
熱強度が低くなり、一方、Ｆｅ＞６．８原子％では靱延
性が大幅に低下する。[0009] Among the alloying elements, Fe contributes to the improvement of heat resistance. However, when the Fe content is Fe <4 atomic%, the heat resistance decreases, while when the Fe content is 6.8 atomic%, the toughness and ductility are significantly reduced.
【００１０】ＴｉおよびＳｉは非晶質相形成能の向上に
寄与する。ただし、Ｓｉ含有量がＳｉ＜１．５原子％で
あるか、Ｓｉ＞２．５原子％であると、均一で、且つ微
細な金属組織を得るために必要な非晶質相形成能が低下
するため靱性および高温下における疲労強度が低下す
る。[0010] Ti and Si contribute to the improvement of the ability to form an amorphous phase. However, if the Si content is Si <1.5 atomic% or Si> 2.5 atomic%, uniform and fine
Since the ability to form an amorphous phase required to obtain a fine metal structure is reduced, toughness and fatigue strength at high temperatures are reduced.
【００１１】Ｆｅ含有量が４原子％≦Ｆｅ≦６．８原子
％で、且つＳｉ含有量が１．５原子％≦Ｓｉ≦２．５原
子％であるとき、Ｆｅ含有量とＴｉ含有量との間に５．
６≦Ｆｅ／Ｔｉ≦８の関係を成立させることによって、
前記のように優れた特性を持つＡｌ合金を構成すること
ができ、このことからＴｉ含有量は０．５原子％≦Ｔｉ
≦１．２原子％に設定される。When the Fe content is 4 at% ≦ Fe ≦ 6.8 at% and the Si content is 1.5 at% ≦ Si ≦ 2.5 at%, the Fe content and the Ti content are Between 5.
By satisfying the relationship of 6 ≦ Fe / Ti ≦ 8,
As described above, it is possible to form an Al alloy having excellent characteristics. From this, the Ti content is 0.5 atomic% ≦ Ti
Set to ≦ 1.2 atomic%.
【００１２】[0012]
【００１３】またＡｌ結晶粒の平均粒径Ｄ1 がＤ1 ＞１
μｍであるか、金属間化合物の平均粒径Ｄ2 がＤ2 ＞
０．５μｍであると、耐熱強度、または耐熱強度および
高温下における疲労強度が低下する。 [0013] The average particle diameter D 1 is D 1 of the Al particles> 1
μm or the average particle diameter D 2 of the intermetallic compound is D 2 >
When the thickness is 0.5 μm, the heat resistance, or the heat resistance and the fatigue strength at high temperatures are reduced.
【００１４】セラミック粒子の平均粒径Ｄ3 およびその
体積分率Ｖｆを前記のように特定すると、Ａｌ合金の前
記特性を損うことなく、耐摩耗性を向上させることがで
きる。ただし、セラミック粒子の平均粒径Ｄ3 がＤ3 ＜
１．５μｍでは前記効果が得られず、一方、Ｄ3 ＞１０
μｍでは高温下における疲労強度が低下すると共に相手
部材の摩耗量が増加する。またセラミック粒子の体積分
率ＶｆがＶｆ＜０．５％では前記効果が得られず、一
方、Ｖｆ＞１０％では高温下における疲労強度が低下す
ると共に相手部材の摩耗量が増加する。[0014] The average particle diameter D 3 and its volume fraction Vf of the ceramic particles identified as above, without impairing the characteristics of the Al alloy, it is possible to improve the wear resistance. However, the average particle diameter D 3 of the ceramic particles is D 3 <
At 1.5 μm, the above effect cannot be obtained, while D 3 > 10
In the case of μm, the fatigue strength at high temperatures decreases and the wear amount of the mating member increases. When the volume fraction Vf of the ceramic particles is Vf <0.5%, the above effect cannot be obtained. On the other hand, when Vf> 10%, the fatigue strength at high temperatures decreases and the wear amount of the mating member increases.
【００１５】[0015]
【実施例】〔実施例１〕 〔 Ａ〕 ＦｅおよびＳｉ含有量を設定すべく、次のよう
な方法で各種Ａｌ合金を製造した。 （ａ） 各種組成の溶湯を調製し、次いで各溶湯を用
い、エアアトマイズ法の適用下で各種粉末を製造し、そ
の後各粉末に分級処理を施して粒径が９０μｍ以下の粉
末を得た。 （ｂ） 各粉末（粒径９０μｍ以下）を用い、圧力４０
００kgｆ／cm2 の条件で冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）を
行うことにより、直径７８mm、長さ８０mmの複数の短柱
状ビレットを成形した。 （ｃ） 各ビレットを５００℃のマッフル炉内に設置
し、Ａｒフロー雰囲気中に３０分間保持して脱ガス処理
を行うと共にそのビレットを押出し温度である５００℃
まで昇温した。 （ｄ） 各ビレットに直接押出し加工を施して押出し材
であるＡｌ合金を得た。加工条件は、コンテナ温度４０
０℃、ダイス温度４００℃、コンテナの内径８０mm、ダ
イス孔直径２２mm、押出し比１３．２に設定された。EXAMPLES [Example 1 ] [ A] Various Al alloys were produced by the following method in order to set the contents of Fe and Si. (A) Melts of various compositions were prepared, and then various powders were produced using the respective melts under the application of an air atomizing method. Thereafter, each powder was subjected to a classification treatment to obtain a powder having a particle size of 90 μm or less. (B) Using each powder (particle diameter 90 μm or less), pressure 40
By performing cold isostatic pressing (CIP) under the condition of 00 kgf / cm 2 , a plurality of short columnar billets having a diameter of 78 mm and a length of 80 mm were formed. (C) Each billet is set in a muffle furnace at 500 ° C., and is kept in an Ar flow atmosphere for 30 minutes to perform a degassing process, and the billet is extruded at a temperature of 500 ° C.
Temperature. (D) Each billet was directly extruded to obtain an Al alloy as an extruded material. Processing conditions are: container temperature 40
The temperature was set at 0 ° C., the die temperature was 400 ° C., the inner diameter of the container was 80 mm, the die hole diameter was 22 mm, and the extrusion ratio was 13.2.
【００１６】各Ａｌ合金より各種試験片を作製し、それ
ら試験片を用いて、室温における引張り試験、シャルピ
ー衝撃試験、２００℃における引張り試験および２００
℃における疲労試験を行った。ただし、シャルピー衝撃
試験用の試験片はノッチ無しの平滑なものであり、また
疲労試験は試験片に一定の引張り−圧縮繰返し応力を付
与し、応力繰返し数１０7 回で破断したときの引張り−
圧縮繰返し応力を疲労耐久強度とした。これらは以下同
じである。Various test pieces were prepared from each Al alloy, and the test pieces were used for the tensile test at room temperature, the Charpy impact test, the tensile test at 200 ° C.
A fatigue test was performed at ℃. However, test pieces for Charpy impact test are those smooth without notch, also fatigue test certain tensile test piece - the compressive cyclic stress is applied, pulling upon rupture with the stress repeated several 10 7 times -
The compressive cyclic stress was taken as the fatigue durability strength. These are the same hereinafter.
【００１７】表１は各種Ａｌ合金の組成を示し、また表
２は各種試験結果を示す。表１において、Ａｌ合金の例
１〜５はＴｉおよびＳｉ含有量を一定にしてＦｅ含有量
を変化させたものであり、またＡｌ合金の例６〜１０は
ＦｅおよびＴｉ含有量を一定にしてＳｉ含有量を変化さ
せたものである。表２の評価の欄において、「○」は要
求特性を満たしていることを、「×」は要求特性を満た
していないことをそれぞれ意味する。これは、以下の各
表において同じである。Table 1 shows the compositions of various Al alloys, and Table 2 shows the results of various tests. In Table 1, Examples 1 to 5 of the Al alloy were obtained by changing the Fe content while keeping the contents of Ti and Si constant, and Examples 6 to 10 of the Al alloy were obtained by keeping the contents of Fe and Ti constant. This is one in which the Si content is changed. In the column of evaluation in Table 2, “○” means that the required characteristics are satisfied, and “×” means that the required characteristics are not satisfied. This is the same in each of the following tables.
【００１８】[0018]
【表１】 [Table 1]
【００１９】[0019]
【表２】 [Table 2]
【００２０】表２から明らかなように、Ａｌ合金の例
３，４，７〜９は、優れた耐熱強度および靱延性を有
し、また高温下において優れた疲労強度を有する。この
ことから、Ｆｅ含有量は４原子％≦Ｆｅ≦６．８原子％
に、またＳｉ含有量は１．５原子％≦Ｓｉ≦２．５原子
％にそれぞれ設定される。Ｆｅの下限値である４原子％
は以下の例において実証される。As is clear from Table 2, Examples 3, 4, 7 to 9 of the Al alloy have excellent heat resistance and toughness, and also have excellent fatigue strength at high temperatures. From this, the Fe content is 4 atomic% ≦ Fe ≦ 6.8 atomic%
In, also the Si content is set to the 1.5 atomic% ≦ Si ≦ 2.5 atomic%. Which is the lower limit of F e 4 atomic%
Is demonstrated in the following example.
【００２１】〔Ｂ〕 Ｆｅ／ＴｉおよびＴｉ含有量を設
定すべく、前記と同様の方法で各種Ａｌ合金を製造し
た。そして各Ａｌ合金より各種試験片を作製し、それら
試験片を用いて前記同様の各種試験を行った。[B] To set the Fe / Ti and Ti contents, various Al alloys were produced in the same manner as described above. And various test pieces were produced from each Al alloy, and various tests similar to the above were performed using these test pieces.
【００２２】表３は各種Ａｌ合金の組成を示し、また表
４は各種試験結果を示す。表３において、Ａｌ合金の例
１１〜２５はＳｉ含有量を一定にしてＦｅおよびＴｉ含
有量を変化させたものである。ただし、Ｆｅ含有量は複
数の例毎に一定に設定されている。Table 3 shows the compositions of various Al alloys, and Table 4 shows the results of various tests. In Table 3, Examples 11 to 25 of the Al alloy were obtained by changing the contents of Fe and Ti while keeping the Si content constant. However, the Fe content is set to be constant for each of a plurality of examples.
【００２３】[0023]
【表３】 [Table 3]
【００２４】[0024]
【表４】 [Table 4]
【００２５】表４から明らかなように、Ａｌ合金の例１
２，１３，１６，１７，２０，２３，２４は、優れた耐
熱強度および靱延性を有し、また高温下において優れた
疲労強度を有する。このことから、Ｆｅ／Ｔｉは５．６
≦Ｆｅ／Ｔｉ≦８に、またＴｉ含有量は０．５原子％≦
Ｔｉ≦１．２原子％にそれぞれ設定される。さらにＦｅ
含有量の下限値は例１２，１３より４原子％であること
が判る。As apparent from Table 4, Example 1 of Al alloy
2,13,16,17,20,23,24 have excellent heat resistance and toughness, and also have excellent fatigue strength at high temperatures. From this, Fe / Ti is 5.6.
≦ Fe / Ti ≦ 8 and the Ti content is 0.5 atomic% ≦
Each is set to Ti ≦ 1.2 atomic%. Furthermore, Fe
It can be seen that the lower limit of the content is 4 atomic% from Examples 12 and 13.
【００２６】以上の事実を総括すると、好適なＡｌ合金
においては、Ｆｅ、ＴｉおよびＳｉの含有量がそれぞれ
４原子％≦Ｆｅ≦６．８原子％、０．５原子％≦Ｔｉ≦
１．２原子％、１．５原子％≦Ｓｉ≦２．５原子％であ
り、Ｆｅ含有量とＴｉ含有量との間に５．６≦Ｆｅ／Ｔ
ｉ≦８の関係が成立するのである。To summarize the above facts, in the preferred Al alloy, the contents of Fe, Ti and Si are 4 atomic% ≦ Fe ≦ 6.8 atomic% and 0.5 atomic% ≦ Ti ≦
1.2 atomic%, 1.5 atomic% ≦ Si ≦ 2.5 atomic%, and 5.6 ≦ Fe / T between the Fe content and the Ti content.
The relationship of i ≦ 8 is established.
【００２７】また例１〜４，７〜９，１２，１３につい
て、それらの金属組織を調べたところ、表５の結果を得
た。The metal structures of Examples 1 to 4, 7 to 9, 12, and 13 were examined. The results shown in Table 5 were obtained.
【００２８】[0028]
【表５】 [Table 5]
【００２９】マトリックスを構成するＡｌ結晶粒の平均
粒径Ｄ1 および金属間化合物の平均粒径Ｄ2 は、それぞ
れ透過型電子顕微鏡画像において１００個の粒子の粒径
を測定し、それらを平均したものである。これは以下同
じである。The average particle diameter D 1 of the Al crystal grains constituting the matrix and the average particle diameter D 2 of the intermetallic compound were determined by measuring the particle diameters of 100 particles in a transmission electron microscope image and averaging them. Things. This is the same hereinafter.
【００３０】表５から明らかなように、前記組成上の要
件を満たし、またＡｌ結晶粒の平均粒径Ｄ1 がＤ1 ≦１
μｍで、且つ金属間化合物の平均粒径Ｄ2 がＤ2 ≦０．
５μｍである、といった金属組織上の微細化要件を満た
すことによって、例３，４，７〜９，１２，１３のよう
に優れた機械的特性、特に高温下において優れた疲労強
度を有するＡｌ合金が得られる。 〔実施例２〕 この実施例では、セラミック粒子としての球状Ａｌ2 Ｏ
3 粒子を添加されたＡｌ91Ｆｅ6 Ｔｉ1 Ｓｉ2 合金（表
１の例８、数値の単位は原子％、以下同じ）について述
べる。As is evident from Table 5, the compositional requirements are satisfied, and the average grain size D 1 of Al crystal grains is D 1 ≦ 1.
μm and the average particle diameter D 2 of the intermetallic compound is D 2 ≦ 0.
An Al alloy having excellent mechanical properties as shown in Examples 3, 4, 7 to 9, 12, and 13, particularly excellent fatigue strength at high temperatures, by satisfying the fineness requirement on the metal structure such as 5 μm. Is obtained . Example 2 In this example, spherical Al 2 O as the ceramic particles
Is added 3 particles was Al 91 Fe 6 Ti 1 Si 2 alloys (examples of Table 1 8, the unit of numerical atomic%, hereinafter the same) we describe a.
【００３１】〔Ａ〕 Ａｌ2 Ｏ3 粒子の体積分率Ｖｆを
設定すべく、実施例１と同様の方法で粒径が９０μｍ以
下の粉末を得た。次いで、その粉末とＡｌ2 Ｏ3 粒子と
をＶ型ブレンダを用いて充分に混合し、その後混合粉末
を用い実施例１と同様の方法で各種Ａｌ合金を製造し
た。そして各Ａｌ合金より各種試験片を作製し、前記同
様のシャルピー衝撃試験、２００℃における引張り試験
および２００℃における疲れ試験を行うと共にチップオ
ンディスク摩耗試験を行った。The order to set the [A] Al 2 O 3 volume fraction Vf of the particle, the particle size powder was obtained following powder 90μm in the same manner as in Example 1. Next, the powder and Al 2 O 3 particles were sufficiently mixed using a V-type blender, and thereafter, various Al alloys were manufactured in the same manner as in Example 1 using the mixed powder. Various test pieces were prepared from each of the Al alloys, and were subjected to the same Charpy impact test, tensile test at 200 ° C., fatigue test at 200 ° C. and chip-on-disk wear test as described above.
【００３２】摩耗試験条件は次の通りである。試験片の
寸法 縦１０mm、横１０mm（したがって摺動面の面積１
cm2 ）、厚さ５mm、ディスクの材質 シリコンクロム鋼
（ＪＩＳ ＳＷＯＳＣ、浸炭材）、ディスクの直径 １
３５mm、ディスクの回転速度２５ｍ／sec 、試験片の押
圧力 ２００kgｆ、潤滑油供給量 ５ｃｃ／min 、摺動
距離 １８km。摩耗量として試験片の厚さ減少量を測定
した。The wear test conditions are as follows. Dimensions of test piece 10mm in length, 10mm in width
cm 2 ), thickness 5mm, disc material Silicon chrome steel (JIS SWOSC, carburizing material), disc diameter 1
35mm, disc rotation speed 25m / sec, test piece pressing force 200kgf, lubricating oil supply 5cc / min, sliding distance 18km. The thickness reduction of the test piece was measured as the amount of wear.
【００３３】表６は各種Ａｌ合金の組成を示し、また表
７は各種試験結果を示す。Table 6 shows the compositions of various Al alloys.
7 shows various test results.
【００３４】[0034]
【表６】 [Table 6]
【００３５】[0035]
【表７】 [Table 7]
【００３６】表７から明らかなように、Ａｌ合金の例２
７〜３０は、優れた耐熱強度および靱延性を有すると共
に高温下において優れた疲労強度を有し、その上耐摩耗
性も優秀である。例３１は試験片の摩耗量は少ないが、
高温下における疲労強度が低い。このことから、Ａｌ2
Ｏ3 粒子の体積分率Ｖｆは０．５％≦Ｖｆ≦１０％に設
定される。 As is clear from Table 7 , Example 2 of Al alloy
Nos. 7 to 30 have excellent heat resistance and toughness and ductility, as well as excellent fatigue strength at high temperatures, and also excellent wear resistance. In Example 31, although the amount of wear of the test piece was small,
Low fatigue strength at high temperatures. From this, Al 2
The volume fraction Vf of O 3 particles is set to 0.5% ≦ Vf ≦ 10% .
【００３７】〔Ｂ〕 Ａｌ2 Ｏ3 粒子の平均粒径Ｄ3 を
設定すべく、前記と同様の方法で各種Ａｌ合金を製造し
た。そして各Ａｌ合金より各種試験片を作製し、それら
試験片を用いて前記同様の各種試験を行った。 [ B] In order to set the average particle diameter D 3 of the Al 2 O 3 particles, various Al alloys were produced in the same manner as described above. And various test pieces were produced from each Al alloy, and various tests similar to the above were performed using these test pieces.
【００３８】表８は各種Ａｌ合金の組成を示し、また表
９は各種試験結果を示す。Table 8 shows the compositions of various Al alloys.
9 shows various test results.
【００３９】[0039]
【表８】 [Table 8]
【００４０】[0040]
【表９】 [Table 9]
【００４１】表９から明らかなように、Ａｌ合金の例３
３〜３６は、優れた耐熱強度および靱延性を有すると共
に高温下において優れた疲労強度を有し、その上耐摩耗
性も優秀であり、また相手部材であるディスクの摩耗量
も少ない。このことから、Ａｌ2 Ｏ3 粒子の平均粒径Ｄ
3 は１．５μｍ≦Ｄ3 ≦１０μｍに設定される。As is clear from Table 9 , Example 3 of Al alloy
Nos. 3 to 36 have excellent heat resistance and toughness and ductility, as well as excellent fatigue strength at high temperatures, and also have excellent wear resistance and a small amount of wear of the disk as the mating member. From this, the average particle diameter D of the Al 2 O 3 particles
3 is set to 1.5 μm ≦ D 3 ≦ 10 μm.
【００４２】前記のように優れた機械的特性と耐摩耗性
を有するＡｌ合金の例２７〜３０および例３３〜３６
は、図１に示すエンジン用バルブスプリングリテーナ１
の構成材料として好適である。 〔応用例〕 この応用例ではエンジン用コンロッドの製造について述
べる。 Excellent mechanical properties and abrasion resistance as described above
27-30 and Examples 33-36 of Al alloys having
Is an engine valve spring retainer 1 shown in FIG.
It is suitable as a constituent material. [Application Example] In this application example, the manufacture of a connecting rod for an engine will be described.
【００４３】表１の例３と同一組成（Ａｌ91.4Ｆｅ5.6
Ｔｉ1 Ｓｉ 2 ）の粉末および表３の例１９と同一組成
（Ａｌ91.9Ｆｅ5.5 Ｔｉ0.6 Ｓｉ 2 ）の粉末を選定し
た。 （ａ） 各粉末を金型のキャビティに充填した。 （ｂ） 各粉末に、室温下、成形圧力５０００kgｆ／cm
2 の条件で圧縮成形加工を施して、図２に示すようにコ
ンロッドの形状に近似する形状を有する粉末プレフォー
ムＰを成形した。The same composition as Example 3 in Table 1 (Al 91.4 Fe 5.6
Were selected powder Ti 1 Si 2) same composition as Example 19 powder powder Contact good beauty Table 3 (Al 91.9 Fe 5.5 Ti 0.6 Si 2). (A) Each powder was filled into a cavity of a mold. (B) For each powder, at room temperature, molding pressure 5000 kgf / cm
By performing compression molding under the conditions of 2 , a powder preform P having a shape similar to the shape of the connecting rod was formed as shown in FIG.
【００４４】この粉末プレフォームＰにおいて、大端部
に対応する部分２にはクランクピン孔３が形成されてい
るが、小端部に対応する部分４にはピストンピン孔は形
成されていない。 （ｃ） 各粉末プレフォームＰを高周波加熱により約４
分間で５５０℃まで昇温し、次いでその粉末プレフォー
ムＰに、金型温度２００℃、鍛造圧力６０００kgｆ／cm
2 の条件で粉末鍛造加工を施し、コンロッドと略同形の
鍛造部材を得た。 （ｄ） 各鍛造部材に、その大端部に対応する部分２を
二分割する切断加工を含む所定の機械加工等を施して図
３に示すコンロッド５を得た。このコンロッド５は、ク
ランクピン孔３の半部およびピストンピン孔６を有する
コンロッド本体７と、大端部に対応する部分２の半体よ
り形成されてクランクピン孔３の半部を持つキャップ１
０とを備え、そのキャップ１０はコンロッド本体７に２
本のボルト８および２個のワッシャ９を用いて固着され
る。ボルト８およびワッシャ９を含むコンロッド５の全
重量は約３２０ｇであった。In this powder preform P , the crank pin hole 3 is formed in the portion 2 corresponding to the large end, but the piston pin hole is not formed in the portion 4 corresponding to the small end. (C) Each powder preform P is heated for about 4
The temperature was raised to 550 ° C. in a minute, and then the powder preform P was subjected to a mold temperature of 200 ° C. and a forging pressure of 6000 kgf / cm.
Powder forging was performed under the conditions of 2 to obtain a forged member having substantially the same shape as the connecting rod. (D) Each forged member is subjected to a predetermined machining process or the like including a cutting process for dividing a portion 2 corresponding to the large end portion into two parts.
3 was obtained. The connecting rod 5 includes a connecting rod body 7 having a half of the crankpin hole 3 and a piston pin hole 6, and a cap 1 having a half of the crankpin hole 3 formed by a half of the portion 2 corresponding to the large end.
0, and the cap 10 is attached to the connecting rod body 7 by two.
It is fixed using two bolts 8 and two washers 9. The total weight of the connecting rod 5 including the bolt 8 and the washer 9 was about 320 g.
【００４５】次に、各コンロッド５について、単体疲労
試験を行った。この試験は、図３に示すように、コンロ
ッド５のピストンピン孔６およびクランクピン孔３にそ
れぞれロッド１１，１２を貫通させ、各ロッド１１，１
２の両端部を油圧式疲労試験機に支持させて、コンロッ
ド５にその温度１５０℃、Ｒ＝０．１にて繰返し引張り
荷重を加えることによって行われた。この単体疲労試験
において、実用コンロッドには、１０7 回耐久荷重が３
５００kgｆであることが要求される。Next, each connecting rod 5 was subjected to a single-piece fatigue test. In this test, as shown in FIG. 3 , rods 11 and 12 were passed through the piston pin hole 6 and the crank pin hole 3 of the connecting rod 5, respectively.
2 was supported by a hydraulic fatigue tester and a tensile load was repeatedly applied to the connecting rod 5 at a temperature of 150 ° C. and R = 0.1. In this simple fatigue test, the practical connecting rod, 10 7 times endurance load 3
It is required to be 500 kgf.
【００４６】表１０は単体疲労試験結果を示す。Table 10 shows the results of a single fatigue test.
【００４７】[0047]
【表１０】 [Table 10]
【００４８】表１０から明らかなように、表１の例３を
構成材料とするコンロッドの例１は実用コンロッドに要
求される特性を充足しているが、表３の例１９を構成材
料とするコンロッドの例２は前記特性を備えていない。
このことから、表１の例３等はコンロッド用構成材料と
して好適であることが判る。 [0048] As is apparent from Table 10, Example 1 of the connecting rod of the example 3 in Table 1 and <br/> constituent material has been fulfilled the characteristics required for practical use connecting rod, an example 19 of Table 3 Example 2 of a connecting rod used as a constituent material does not have the above-described characteristics.
From this, it is understood that Example 3 and the like in Table 1 are suitable as constituent materials for connecting rods .
【００４９】[0049]
【発明の効果】本発明によれば、前記のように組成およ
び金属組織を特定することによって、高温下において優
れた疲労強度を発揮することが可能なＡｌ合金を提供す
ることができる。According to the present invention, by specifying a set formation and metal structure as described above, it is possible to provide an Al alloy which can exhibit excellent fatigue strength at high temperatures.
【図１】バルブスプリングリテーナの正面図である。FIG. 1 is a front view of a valve spring retainer .
【図２】粉末プレフォームの平面図である。 FIG. 2 is a plan view of a powder preform.
【図３】コンロッドの平面図である。 FIG. 3 is a plan view of a connecting rod.
１ バルブスプリングリテーナ Ｐ 粉末プレフォーム ５ コンロッド 1 valve spring retainer P powder preform 5 connecting rod
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本間 健介 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 平７−54012（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−71437（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 21/00 B22F 3/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Kensuke Honma 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama Inside of Honda R & D Co., Ltd. (56) References JP-A 7-54012 (JP, A) JP-A Heisei 7-71437 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C22C 21/00 B22F 3/20
Claims (4)
含有し、残部がＡｌよりなるＡｌ合金であって、Ｆｅ、
ＴｉおよびＳｉの含有量がそれぞれ ４原子％≦Ｆｅ≦６．８原子％、 ０．５原子％≦Ｔｉ≦１．２原子％、 １．５原子％≦Ｓｉ≦２．５原子％ であり、Ｆｅ含有量とＴｉ含有量との間に５．６≦Ｆｅ
／Ｔｉ≦８の関係が成立し、またマトリックスを構成す
るＡｌ結晶粒の平均粒径Ｄ1 がＤ1 ≦１μｍであり、さ
らに金属間化合物の平均粒径Ｄ2 がＤ2 ≦０．５μｍで
あることを特徴とする高疲労強度Ａｌ合金。1. An Al alloy containing Fe, Ti and Si as alloying elements, with the balance being Al.
The contents of Ti and Si are 4 atomic% ≦ Fe ≦ 6.8 atomic%, 0.5 atomic% ≦ Ti ≦ 1.2 atomic%, 1.5 atomic% ≦ Si ≦ 2.5 atomic%, respectively, 5.6 ≦ Fe between the Fe content and the Ti content
/ Ti ≦ 8, the average particle diameter D 1 of Al crystal grains constituting the matrix is D 1 ≦ 1 μm, and the average particle diameter D 2 of the intermetallic compound is D 2 ≦ 0.5 μm. A high fatigue strength Al alloy characterized by the following.
る、請求項１記載の高疲労強度Ａｌ合金。Wherein a constituent material of the connecting rod for an engine, according to claim 1 Symbol placement high fatigue strength Al alloy.
μｍのセラミック粒子を含有し、そのセラミック粒子の
体積分率Ｖｆが０．５％≦Ｖｆ≦１０％である、請求項
１記載の高疲労強度Ａｌ合金。3. The average particle diameter D 3 is 1.5 μm ≦ D 3 ≦ 10.
The ceramic particles having a particle size of μm, wherein the volume fraction Vf of the ceramic particles is 0.5% ≦ Vf ≦ 10%.
1 Symbol placement high fatigue strength Al alloy.
構成材料である、請求項３記載の高疲労強度Ａｌ合金。4. The high fatigue strength Al alloy according to claim 3 , which is a constituent material of a valve spring retainer for an engine.
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