JP3381748B2 - 超塑性成形用多層クラッド板とその製造方法、およびそれを用いた中空剛性ボードとその製造方法 - Google Patents
超塑性成形用多層クラッド板とその製造方法、およびそれを用いた中空剛性ボードとその製造方法Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D26/00—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces
- B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は船舶や航空機あるいは
車両などの外殻体や翼、扉あるいは建材などの構造体、
さらには各種機械部品等として使用される、特に全体と
して平坦な中空剛性ボードに最適な３層以上の多層構造
の超塑性成形用クラッド板とその製造方法、さらにはそ
れを用いた中空剛性ボードおよびその製造方法に関する
ものである。
車両などの外殻体や翼、扉あるいは建材などの構造体、
さらには各種機械部品等として使用される、特に全体と
して平坦な中空剛性ボードに最適な３層以上の多層構造
の超塑性成形用クラッド板とその製造方法、さらにはそ
れを用いた中空剛性ボードおよびその製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】超塑性成形用材料は、適切な温度（通常
は３００〜５５０℃）において適切な歪速度で引張りを
与えた場合に、局部的変形（ネッキング）の発生を招く
ことなく、数百％以上に及ぶ著しく大きな伸びを示す材
料であり、Ｔｉ基の超塑性材料のほか、アルミニウム基
の超塑性材料としてＡｌ−Ｃｕ−Ｚｒ系合金、７４７５
合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金などが知られている。このよう
な超塑性成形用材料は、適切な温度、適切な歪速度で成
形加工（超塑性成形）を施すことによって著しく大きな
変形量を得ることができるため、特に変形量の大きい成
形体や複雑な形状の成形体に最適と考えられている。
は３００〜５５０℃）において適切な歪速度で引張りを
与えた場合に、局部的変形（ネッキング）の発生を招く
ことなく、数百％以上に及ぶ著しく大きな伸びを示す材
料であり、Ｔｉ基の超塑性材料のほか、アルミニウム基
の超塑性材料としてＡｌ−Ｃｕ−Ｚｒ系合金、７４７５
合金、Ａｌ−Ｍｇ系合金などが知られている。このよう
な超塑性成形用材料は、適切な温度、適切な歪速度で成
形加工（超塑性成形）を施すことによって著しく大きな
変形量を得ることができるため、特に変形量の大きい成
形体や複雑な形状の成形体に最適と考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】船舶や航空機、建材な
どの構造部材としては軽量でかつ剛性が高いことが要求
され、そこで例えば２枚の金属板の間にトラス状のリブ
を設けた全体として平坦な中空剛性ボードを用いること
がある。このような中空剛性ボートの製造にあたって
は、一般には２つ以上の成形体を組合せて接合したり、
あるいは成形体に金属板を接合したりすること、すなわ
ち複合化を行なうことが必要である。
どの構造部材としては軽量でかつ剛性が高いことが要求
され、そこで例えば２枚の金属板の間にトラス状のリブ
を設けた全体として平坦な中空剛性ボードを用いること
がある。このような中空剛性ボートの製造にあたって
は、一般には２つ以上の成形体を組合せて接合したり、
あるいは成形体に金属板を接合したりすること、すなわ
ち複合化を行なうことが必要である。
【０００４】ところで前述のような中空剛性ボードに用
いる成形体の素材として超塑性成形用材料を用い、超塑
性成形によって成形体を得ることが考えられる。ここ
で、成形体の素材としてＴｉ系の超塑性成形用材料を用
いた場合には、拡散接合が比較的容易であるため、前述
のような複合化のための接合を容易に行なうことがで
き、超塑性成形の利点を生かすことができる。しかしな
がらアルミニウム基の超塑性成形用材料の場合、酸化皮
膜が強固に生成される関係から、拡散接合が困難である
場合が多く、また仮に接合可能であったとしても、特殊
な前処理やインサート材が必要となるなどの点から、実
用化には支障があった。
いる成形体の素材として超塑性成形用材料を用い、超塑
性成形によって成形体を得ることが考えられる。ここ
で、成形体の素材としてＴｉ系の超塑性成形用材料を用
いた場合には、拡散接合が比較的容易であるため、前述
のような複合化のための接合を容易に行なうことがで
き、超塑性成形の利点を生かすことができる。しかしな
がらアルミニウム基の超塑性成形用材料の場合、酸化皮
膜が強固に生成される関係から、拡散接合が困難である
場合が多く、また仮に接合可能であったとしても、特殊
な前処理やインサート材が必要となるなどの点から、実
用化には支障があった。
【０００５】そこでアルミニウム基の超塑性成形用材料
を用いた成形品の複合化は、溶接や接着によらざるを得
ないのが現状である。しかしながら溶接による場合に
は、せっかく高精度で成形された部材が溶接時の熱によ
って変形してしまう問題があり、また複雑に成形された
部分の溶接が困難であって、特に奥行の深い部分の溶接
に限界があり、また溶接作業に著しい時間と手間を要さ
ざるを得ない。一方接着による場合、良好な接着性を得
るためには表面処理によって酸化皮膜を除去する必要が
あり、また高温で使用される場合には耐熱性の点から接
着剤の使用に限界があり、さらに構造用の部材に供する
場合、接着剤の品質によって強度が左右され、また長期
的な経時変化の点にも不安を抱かざるを得ないのが実情
である。
を用いた成形品の複合化は、溶接や接着によらざるを得
ないのが現状である。しかしながら溶接による場合に
は、せっかく高精度で成形された部材が溶接時の熱によ
って変形してしまう問題があり、また複雑に成形された
部分の溶接が困難であって、特に奥行の深い部分の溶接
に限界があり、また溶接作業に著しい時間と手間を要さ
ざるを得ない。一方接着による場合、良好な接着性を得
るためには表面処理によって酸化皮膜を除去する必要が
あり、また高温で使用される場合には耐熱性の点から接
着剤の使用に限界があり、さらに構造用の部材に供する
場合、接着剤の品質によって強度が左右され、また長期
的な経時変化の点にも不安を抱かざるを得ないのが実情
である。
【０００６】この発明は以上の事情を背景としてなされ
たもので、アルミニウム基の超塑性成形用材料を用いな
がらも前述のような問題を招くことなく、全体として平
坦な中空剛性ボードが得られるようにすることを目的と
したものである。
たもので、アルミニウム基の超塑性成形用材料を用いな
がらも前述のような問題を招くことなく、全体として平
坦な中空剛性ボードが得られるようにすることを目的と
したものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明では、基本的に
は、熱間圧延による圧着を適用して超塑性成形用の３層
以上の多層をなすクラッド構造の複合板を得、さらにそ
の複合板を全体として平坦な中空剛性ボードの製造のた
めの素材として用いることにより、前述の問題を解決し
ている。
は、熱間圧延による圧着を適用して超塑性成形用の３層
以上の多層をなすクラッド構造の複合板を得、さらにそ
の複合板を全体として平坦な中空剛性ボードの製造のた
めの素材として用いることにより、前述の問題を解決し
ている。
【０００８】具体的には、請求項１〜請求項３の各発明
は、熱間圧延による圧着を適用した超塑性成形用多層ク
ラッド板についてのものであり、そのうち請求項１の発
明の超塑性成形用ロールボンド３層クラッド板は、コア
金属板の両面に平坦なライナー金属板が配置され、かつ
コア金属板とその両面側のライナー金属板との間の予め
定めた位置に所定のパターンで圧着防止剤を介在させた
状態でコア金属板とその両面側のライナー金属板とが熱
間圧延により圧着されてなり、平坦な中空剛性ボードを
製造するための素材として用いられる超塑性成形用多層
クラッド板において、前記コア金属板として、Ｍｇ２．
０〜６．０を含有し、かつＭｎ０．０５〜１．５％、Ｃ
ｒ０．０５〜０．３％、Ｖ０．０５〜０．３％、Ｚｒ
０．０５〜０．３％のうちの１種または２種以上を含有
し、さらに不純物としてのＦｅが０．４％未満に、Ｓｉ
が０．３％未満にそれぞれ規制され、残部がＡｌおよび
不可避的不純物よりなり、しかも結晶粒サイズが６０μ
ｍ以下の非熱処理型超塑性成形用材料が用いられてお
り、かつ前記ライナー金属板として、Ｍｇ量が０．５％
以下のアルミニウム合金が用いられていることを特徴と
するものである。
は、熱間圧延による圧着を適用した超塑性成形用多層ク
ラッド板についてのものであり、そのうち請求項１の発
明の超塑性成形用ロールボンド３層クラッド板は、コア
金属板の両面に平坦なライナー金属板が配置され、かつ
コア金属板とその両面側のライナー金属板との間の予め
定めた位置に所定のパターンで圧着防止剤を介在させた
状態でコア金属板とその両面側のライナー金属板とが熱
間圧延により圧着されてなり、平坦な中空剛性ボードを
製造するための素材として用いられる超塑性成形用多層
クラッド板において、前記コア金属板として、Ｍｇ２．
０〜６．０を含有し、かつＭｎ０．０５〜１．５％、Ｃ
ｒ０．０５〜０．３％、Ｖ０．０５〜０．３％、Ｚｒ
０．０５〜０．３％のうちの１種または２種以上を含有
し、さらに不純物としてのＦｅが０．４％未満に、Ｓｉ
が０．３％未満にそれぞれ規制され、残部がＡｌおよび
不可避的不純物よりなり、しかも結晶粒サイズが６０μ
ｍ以下の非熱処理型超塑性成形用材料が用いられてお
り、かつ前記ライナー金属板として、Ｍｇ量が０．５％
以下のアルミニウム合金が用いられていることを特徴と
するものである。
【０００９】また請求項２に記載の超塑性成形用多層ク
ラッド板は、コア金属板の両面に平坦なライナー金属板
が配置され、かつコア金属板とその両面側のライナー金
属板との間の予め定めた位置に所定のパターンで圧着防
止剤を介在させた状態でコア金属板とその両面側のライ
ナー金属板とが熱間圧延により圧着されてなり、平坦な
中空剛性ボードを製造するための素材として用いられる
超塑性成形用多層クラッド板において、前記コア金属板
およびライナー金属板として、Ｍｇ２．０〜６．０を含
有し、かつＭｎ０．０５〜１．５％、Ｃｒ０．０５〜
０．３％、Ｖ０．０５〜０．３％、Ｚｒ０．０５〜０．
３％のうちの１種または２種以上を含有し、さらに不純
物としてのＦｅが０．４％未満に、Ｓｉが０．３％未満
にそれぞれ規制され、残部がＡｌおよび不可避的不純物
よりなり、しかも結晶粒サイズが６０μｍ以下の非熱処
理型超塑性成形用材料が用いられており、かつコア金属
板とライナー金属板との内、少なくとも一方の金属板に
おける他方の金属板に接する側の面にＭｇ量が０．５％
以下のアルミニウム合金からなる圧着補助層が形成され
ており、これによってコア金属板とライナー金属板との
間にＭｇ量が０．５％以下の前記圧着補助層が介在され
ているものである。
ラッド板は、コア金属板の両面に平坦なライナー金属板
が配置され、かつコア金属板とその両面側のライナー金
属板との間の予め定めた位置に所定のパターンで圧着防
止剤を介在させた状態でコア金属板とその両面側のライ
ナー金属板とが熱間圧延により圧着されてなり、平坦な
中空剛性ボードを製造するための素材として用いられる
超塑性成形用多層クラッド板において、前記コア金属板
およびライナー金属板として、Ｍｇ２．０〜６．０を含
有し、かつＭｎ０．０５〜１．５％、Ｃｒ０．０５〜
０．３％、Ｖ０．０５〜０．３％、Ｚｒ０．０５〜０．
３％のうちの１種または２種以上を含有し、さらに不純
物としてのＦｅが０．４％未満に、Ｓｉが０．３％未満
にそれぞれ規制され、残部がＡｌおよび不可避的不純物
よりなり、しかも結晶粒サイズが６０μｍ以下の非熱処
理型超塑性成形用材料が用いられており、かつコア金属
板とライナー金属板との内、少なくとも一方の金属板に
おける他方の金属板に接する側の面にＭｇ量が０．５％
以下のアルミニウム合金からなる圧着補助層が形成され
ており、これによってコア金属板とライナー金属板との
間にＭｇ量が０．５％以下の前記圧着補助層が介在され
ているものである。
【００１０】
【００１１】そしてまた請求項３に記載の超塑性成形用
多層クラッド板は、請求項１もしくは請求項２に記載の
多層クラッド板において、前記圧着防止剤が、複数条の
帯状部分を間隔を置いて平行に形成したストライプ模様
状のパターンに形成されており、かつコア金属板の一方
の面の側の圧着防止剤の各帯状部分の中央位置が他方の
面の側の圧着防止剤の各帯状部分相互間のスペースの位
置に対応するように、コア金属板の各面の圧着防止剤の
ストライプ模様状パターンが定められているものであ
る。
多層クラッド板は、請求項１もしくは請求項２に記載の
多層クラッド板において、前記圧着防止剤が、複数条の
帯状部分を間隔を置いて平行に形成したストライプ模様
状のパターンに形成されており、かつコア金属板の一方
の面の側の圧着防止剤の各帯状部分の中央位置が他方の
面の側の圧着防止剤の各帯状部分相互間のスペースの位
置に対応するように、コア金属板の各面の圧着防止剤の
ストライプ模様状パターンが定められているものであ
る。
【００１２】一方請求項４の発明は、前述のような超塑
性成形用多層クラッド板を製造する方法についてのもの
であり、具体的には、Ｍｇ２．０〜６．０を含有し、か
つＭｎ０．０５〜１．５％、Ｃｒ０．０５〜０．３％、
Ｖ０．０５〜０．３％、Ｚｒ０．０５〜０．３％のうち
の１種または２種以上を含有し、さらに不純物としての
Ｆｅが０．４％未満に、Ｓｉが０．３％未満にそれぞれ
規制され、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなる合
金を鋳造するにあたって、前記各成分元素のほかさらに
Ａｌ−Ｔｉ合金もしくはＡｌ−Ｔｉ−Ｂ合金をＴｉ量に
して０．１５％以下添加した後もしくは添加しながら鋳
造し、さらに圧延して１〜２５ｍｍの素板を得、さらに
その素板の１枚をコア金属板とするとともに、その素板
の２枚をライナー金属板とするかまたは別のアルミニウ
ム合金板からなる２枚のライナー金属板を用意し、前記
コア金属板とライナー金属板との間の予め定めた位置に
所定のパターンで圧着防止剤を介在させた状態でコア金
属板の両面側にライナー金属板を重ね合せ、その重ね合
せ板を加熱して３００〜５５０℃の温度域で３０％以上
の圧延率で熱間圧延し、さらに２０％以上の圧延率で冷
間圧延することを特徴とするものである。
性成形用多層クラッド板を製造する方法についてのもの
であり、具体的には、Ｍｇ２．０〜６．０を含有し、か
つＭｎ０．０５〜１．５％、Ｃｒ０．０５〜０．３％、
Ｖ０．０５〜０．３％、Ｚｒ０．０５〜０．３％のうち
の１種または２種以上を含有し、さらに不純物としての
Ｆｅが０．４％未満に、Ｓｉが０．３％未満にそれぞれ
規制され、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなる合
金を鋳造するにあたって、前記各成分元素のほかさらに
Ａｌ−Ｔｉ合金もしくはＡｌ−Ｔｉ−Ｂ合金をＴｉ量に
して０．１５％以下添加した後もしくは添加しながら鋳
造し、さらに圧延して１〜２５ｍｍの素板を得、さらに
その素板の１枚をコア金属板とするとともに、その素板
の２枚をライナー金属板とするかまたは別のアルミニウ
ム合金板からなる２枚のライナー金属板を用意し、前記
コア金属板とライナー金属板との間の予め定めた位置に
所定のパターンで圧着防止剤を介在させた状態でコア金
属板の両面側にライナー金属板を重ね合せ、その重ね合
せ板を加熱して３００〜５５０℃の温度域で３０％以上
の圧延率で熱間圧延し、さらに２０％以上の圧延率で冷
間圧延することを特徴とするものである。
【００１３】さらに請求項５〜請求項８の各発明は、前
述のような超塑性成形用多層クラッド板を用いて構成し
た中空剛性ボードについてのものであり、そのうち先ず
請求項５の発明の中空剛性ボードは、請求項１もしくは
請求項２に記載の超塑性成形用多層クラッド板を用いた
中空剛性ボードにおいて、前記圧着防止剤の介在により
形成された非圧着部が膨張されてその部分が中空部とさ
れていることを特徴とするものである。
述のような超塑性成形用多層クラッド板を用いて構成し
た中空剛性ボードについてのものであり、そのうち先ず
請求項５の発明の中空剛性ボードは、請求項１もしくは
請求項２に記載の超塑性成形用多層クラッド板を用いた
中空剛性ボードにおいて、前記圧着防止剤の介在により
形成された非圧着部が膨張されてその部分が中空部とさ
れていることを特徴とするものである。
【００１４】また請求項６の発明の中空剛性ボードは、
請求項５に記載の中空剛性ボードにおいて、コア金属板
の一方の面の側の非圧着部の膨張による中空部とコア金
属板の他方の面の側の非圧着部の膨張による中空部と
が、ボードの厚み方向に対し直交する方向に交互に位置
して、コア金属板が２枚のライナー金属板の間でトラス
状のリブを形成していることを特徴とするものである。
請求項５に記載の中空剛性ボードにおいて、コア金属板
の一方の面の側の非圧着部の膨張による中空部とコア金
属板の他方の面の側の非圧着部の膨張による中空部と
が、ボードの厚み方向に対し直交する方向に交互に位置
して、コア金属板が２枚のライナー金属板の間でトラス
状のリブを形成していることを特徴とするものである。
【００１５】さらに請求項７の発明の中空剛性ボード
は、請求項６に記載の中空剛性ボードにおいて、その厚
みがボードの一辺部から反対側の一辺部へ向けて減少も
しくは増大するように作られていることを特徴とするも
のである。
は、請求項６に記載の中空剛性ボードにおいて、その厚
みがボードの一辺部から反対側の一辺部へ向けて減少も
しくは増大するように作られていることを特徴とするも
のである。
【００１６】そしてまた請求項８の発明の中空剛性ボー
ドは、請求項６に記載の中空剛性ボードにおいて、ボー
ドの両面のうち、少なくとも一方の面が全体として曲面
をなすように作られていることを特徴とするものであ
る。
ドは、請求項６に記載の中空剛性ボードにおいて、ボー
ドの両面のうち、少なくとも一方の面が全体として曲面
をなすように作られていることを特徴とするものであ
る。
【００１７】また請求項９、請求項１０の発明は、前述
のような中空剛性ボードを製造する方法についてのもの
であり、そのうち先ず請求項９の発明の中空剛性ボード
製造方法は、請求項１もしくは請求項２に記載の超塑性
成形用多層クラッド板を用いて中空剛性ボードを製造す
るにあたり、前記圧着防止剤の介在により形成されてい
る非圧着部に、３００〜５５０℃の範囲内の温度におい
て流体圧を導入することによって、超塑性成形用材料の
超塑性変形により非圧着部を膨張させ、中空部を有する
剛性ボードを得ることを特徴とするものである。
のような中空剛性ボードを製造する方法についてのもの
であり、そのうち先ず請求項９の発明の中空剛性ボード
製造方法は、請求項１もしくは請求項２に記載の超塑性
成形用多層クラッド板を用いて中空剛性ボードを製造す
るにあたり、前記圧着防止剤の介在により形成されてい
る非圧着部に、３００〜５５０℃の範囲内の温度におい
て流体圧を導入することによって、超塑性成形用材料の
超塑性変形により非圧着部を膨張させ、中空部を有する
剛性ボードを得ることを特徴とするものである。
【００１８】また請求項１０の発明の中空剛性ボード製
造方法は、請求項１もしくは請求項２に記載の超塑性成
形用多層クラッド板を用いて中空剛性ボードを製造する
にあたり、前記超塑性成形用多層クラッド板を、間隙を
隔てて対向する一対の支持面間に配置し、前記圧着防止
剤の介在により形成されている非圧着部に、３００〜５
５０℃の範囲内の温度において流体圧を導入することに
よって、コア金属板の超塑性変形により非圧着部を膨張
させ、中空部を有する剛性ボードを得ることを特徴とす
るものである。
造方法は、請求項１もしくは請求項２に記載の超塑性成
形用多層クラッド板を用いて中空剛性ボードを製造する
にあたり、前記超塑性成形用多層クラッド板を、間隙を
隔てて対向する一対の支持面間に配置し、前記圧着防止
剤の介在により形成されている非圧着部に、３００〜５
５０℃の範囲内の温度において流体圧を導入することに
よって、コア金属板の超塑性変形により非圧着部を膨張
させ、中空部を有する剛性ボードを得ることを特徴とす
るものである。
【００１９】
【作用】先ず請求項１〜請求項３の発明に係る超塑性成
形用多層クラッド板について説明する。
形用多層クラッド板について説明する。
【００２０】この多層クラッド板は、基本的には中央の
コア金属板とその両側のライナー金属板、およびコア金
属板とライナー金属板との間に所定のパターンで形成さ
れた圧着防止剤とからなる。そしてコア金属板とその両
側のライナー金属板とのうち、少なくともコア金属板と
しては、請求項１に規定したような特定の成分組成、特
定の結晶粒径のＡｌ−Ｍｇ系の非熱処理型超塑性成形用
材料を用いる。このような超塑性成形用材料は３００〜
５５０℃の温度で数百％以上に及ぶ大きな伸びを示すか
ら、その３００〜５５０℃の温度域（超塑性温度域）に
加熱した状態で、前記圧着防止剤の介在により生じてい
るコア金属板とライナー金属板との間の所定のパターン
の非圧着部に流体圧を導入することによって、後に改め
て説明するように超塑性成形用材料からなる金属板（少
なくともコア金属板の部分）を超塑性変形により膨出変
形させ、これによって前記非圧着部を膨張させ、中空部
を形成することができる。
コア金属板とその両側のライナー金属板、およびコア金
属板とライナー金属板との間に所定のパターンで形成さ
れた圧着防止剤とからなる。そしてコア金属板とその両
側のライナー金属板とのうち、少なくともコア金属板と
しては、請求項１に規定したような特定の成分組成、特
定の結晶粒径のＡｌ−Ｍｇ系の非熱処理型超塑性成形用
材料を用いる。このような超塑性成形用材料は３００〜
５５０℃の温度で数百％以上に及ぶ大きな伸びを示すか
ら、その３００〜５５０℃の温度域（超塑性温度域）に
加熱した状態で、前記圧着防止剤の介在により生じてい
るコア金属板とライナー金属板との間の所定のパターン
の非圧着部に流体圧を導入することによって、後に改め
て説明するように超塑性成形用材料からなる金属板（少
なくともコア金属板の部分）を超塑性変形により膨出変
形させ、これによって前記非圧着部を膨張させ、中空部
を形成することができる。
【００２１】ここで、少なくともコア金属板として使用
されるＡｌ−Ｍｇ系の非熱処理型超塑性成形用材料の成
分組成は請求項１に規定した通りであるが、その限定理
由は次の通りである。
されるＡｌ−Ｍｇ系の非熱処理型超塑性成形用材料の成
分組成は請求項１に規定した通りであるが、その限定理
由は次の通りである。
【００２２】Ｍｇ：ＭｇはＡｌ−Ｍｇ系超塑性成形用ア
ルミニウム合金で基本となる合金元素であり、耐食性、
溶接性を阻害することなく強度を付与すると同時に、超
塑性成形性を向上させるに必要な元素である。すなわち
Ｍｇは冷間加工による転位の増殖を促進させて再結晶粒
を微細化させ、これにより超塑性成形時に動的再結晶を
促進させて超塑性成形性を向上させるに寄与する。Ｍｇ
量が２．０％未満では超塑性成形性および超塑性成形後
の強度が不充分となり、一方６．０％を越えれば熱間圧
延性、冷間圧延性が悪くなって板の製造が困難となる。
したがってＭｇ量は２．０〜６．０％の範囲内とした。
ルミニウム合金で基本となる合金元素であり、耐食性、
溶接性を阻害することなく強度を付与すると同時に、超
塑性成形性を向上させるに必要な元素である。すなわち
Ｍｇは冷間加工による転位の増殖を促進させて再結晶粒
を微細化させ、これにより超塑性成形時に動的再結晶を
促進させて超塑性成形性を向上させるに寄与する。Ｍｇ
量が２．０％未満では超塑性成形性および超塑性成形後
の強度が不充分となり、一方６．０％を越えれば熱間圧
延性、冷間圧延性が悪くなって板の製造が困難となる。
したがってＭｇ量は２．０〜６．０％の範囲内とした。
【００２３】Ｍｎ，Ｃｒ，Ｖ，Ｚｒ：これらの元素は再
結晶粒を微細かつ安定化し、超塑性成形時に結晶粒の異
常粗大化を防いで、超塑性成形性を向上させる効果があ
り、いずれか１種または２種以上が添加される。これら
の元素は、いずれも０．０５％未満では上記の効果が充
分に得られず、一方Ｍｎが１．５％を、Ｃｒが０．３％
を、Ｖが０．３％を、Ｚｒが０．３％を越えれば、粗大
な金属間化合物が形成されて超塑性成形時にキャビテー
ション発生の原因となり、超塑性成形性を低下させる原
因となる。したがってＭｎは０．０５〜１．５％、Ｃ
ｒ，Ｖ，Ｚｒはそれぞれ０．０５〜０．３％の範囲内と
した。
結晶粒を微細かつ安定化し、超塑性成形時に結晶粒の異
常粗大化を防いで、超塑性成形性を向上させる効果があ
り、いずれか１種または２種以上が添加される。これら
の元素は、いずれも０．０５％未満では上記の効果が充
分に得られず、一方Ｍｎが１．５％を、Ｃｒが０．３％
を、Ｖが０．３％を、Ｚｒが０．３％を越えれば、粗大
な金属間化合物が形成されて超塑性成形時にキャビテー
ション発生の原因となり、超塑性成形性を低下させる原
因となる。したがってＭｎは０．０５〜１．５％、Ｃ
ｒ，Ｖ，Ｚｒはそれぞれ０．０５〜０．３％の範囲内と
した。
【００２４】Ｆｅ：Ｆｅは通常のアルミニウム合金にお
いて不可避的に含有される不純物元素であるが、Ｆｅが
多量に含有されれば、Ａｌ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ、
Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系の金属間化合物を晶出させ、これら
は超塑性成形時にキャビテーションの原因となって、超
塑性成形性を低下させ、またキャビテーションの存在に
より機械的性質、疲労特性や耐食性も劣化させる。これ
らのＦｅによる悪影響を回避するため、Ｆｅは０．４％
未満に規制する必要がある。なおＦｅは可及的に少ない
ことが望ましく、特に０．２％未満でＦｅ低減の効果が
顕著となるから、Ｆｅは０．２％未満とすることが好ま
しい。
いて不可避的に含有される不純物元素であるが、Ｆｅが
多量に含有されれば、Ａｌ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ、
Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系の金属間化合物を晶出させ、これら
は超塑性成形時にキャビテーションの原因となって、超
塑性成形性を低下させ、またキャビテーションの存在に
より機械的性質、疲労特性や耐食性も劣化させる。これ
らのＦｅによる悪影響を回避するため、Ｆｅは０．４％
未満に規制する必要がある。なおＦｅは可及的に少ない
ことが望ましく、特に０．２％未満でＦｅ低減の効果が
顕著となるから、Ｆｅは０．２％未満とすることが好ま
しい。
【００２５】Ｓｉ：Ｓｉも通常のアルミニウム合金にお
いて不可避的に含有される不純物元素であり、Ｓｉが多
量に含有されれば粗大なα−Ｍｎ（Ｆｅ）−ＳｉやＭｇ
2 Ｓｉなどの金属間化合物が晶出するため、Ｆｅと同様
に超塑性成形性を低下させ、特にＳｉが０．３％以上で
その傾向が強くなる。そこでＳｉは０．３％未満に規制
することとした。なおＳｉ量低減効果は、特に０．１５
％未満で顕著となるから、Ｓｉ量は０．１５％未満に規
制することが望ましい。
いて不可避的に含有される不純物元素であり、Ｓｉが多
量に含有されれば粗大なα−Ｍｎ（Ｆｅ）−ＳｉやＭｇ
2 Ｓｉなどの金属間化合物が晶出するため、Ｆｅと同様
に超塑性成形性を低下させ、特にＳｉが０．３％以上で
その傾向が強くなる。そこでＳｉは０．３％未満に規制
することとした。なおＳｉ量低減効果は、特に０．１５
％未満で顕著となるから、Ｓｉ量は０．１５％未満に規
制することが望ましい。
【００２６】さらに通常のアルミニウム合金においては
鋳塊結晶粒微細化のためにＴｉ、あるいはＴｉおよびＢ
を微量添加することがあり、この発明で用いるＡｌ−Ｍ
ｇ系非熱処理型超塑性成形用材料の場合も微量のＴｉ、
あるいはＴｉおよびＢを含有していても良い。すなわ
ち、後述する多層クラッド板の製造方法において説明す
るように、鋳造前あるいは鋳造中にＡｌ−Ｔｉ合金もし
くはＡｌ−Ｔｉ−Ｂ母合金を添加して鋳塊結晶粒の微細
化を図ることができる。但し、Ｔｉ添加量が０．１５％
を越えれば初晶ＴｉＡｌ3 が晶出して成形性を害するか
ら、Ｔｉ量は０．１５％以下とすることが好ましい。な
おまたＢ添加量が０．０１％を越えればＴｉＢ2 の粗大
粒子が生じて成形性を害するから、Ｂ添加量は０．０１
％以下とすることが好ましい。そのほか、鋳造時の溶湯
酸化防止のためにＢｅを２００ｐｐｍ以下の範囲で添加
しても良い。
鋳塊結晶粒微細化のためにＴｉ、あるいはＴｉおよびＢ
を微量添加することがあり、この発明で用いるＡｌ−Ｍ
ｇ系非熱処理型超塑性成形用材料の場合も微量のＴｉ、
あるいはＴｉおよびＢを含有していても良い。すなわ
ち、後述する多層クラッド板の製造方法において説明す
るように、鋳造前あるいは鋳造中にＡｌ−Ｔｉ合金もし
くはＡｌ−Ｔｉ−Ｂ母合金を添加して鋳塊結晶粒の微細
化を図ることができる。但し、Ｔｉ添加量が０．１５％
を越えれば初晶ＴｉＡｌ3 が晶出して成形性を害するか
ら、Ｔｉ量は０．１５％以下とすることが好ましい。な
おまたＢ添加量が０．０１％を越えればＴｉＢ2 の粗大
粒子が生じて成形性を害するから、Ｂ添加量は０．０１
％以下とすることが好ましい。そのほか、鋳造時の溶湯
酸化防止のためにＢｅを２００ｐｐｍ以下の範囲で添加
しても良い。
【００２７】さらに、この発明で用いるＡｌ−Ｍｇ系の
非熱処理型超塑性成形用材料では、クラッド板の状態で
結晶粒サイズが６０μｍ以下であることが、超塑性特性
を充分に発現させるために必要である。結晶粒サイズが
６０μｍを越えれば、充分な超塑性伸びが得られない。
非熱処理型超塑性成形用材料では、クラッド板の状態で
結晶粒サイズが６０μｍ以下であることが、超塑性特性
を充分に発現させるために必要である。結晶粒サイズが
６０μｍを越えれば、充分な超塑性伸びが得られない。
【００２８】以上のような成分組成、結晶粒径のＡｌ−
Ｍｇ系非熱処理型超塑性成形用材料は、コア金属板とそ
の両面側のライナー金属板とのうち、少なくともコア金
属板に用いられていれば良く、ライナー金属板としては
Ａｌ−Ｍｇ系非熱処理型超塑性成形用材料を用いなくて
も良い。その場合、ライナー金属板の成分組成は、目的
とする用途に応じた強度や耐食性、表面処理性、塗装性
などに応じて適宜のアルミニウム合金を選択することが
可能であるが、コア金属板との圧着性の観点から、ライ
ナー金属板としてはＭｇ量が０．５％以下のアルミニウ
ム合金を用いる。すなわちライナー金属板のＭｇ量が
０．５％を越える場合、表面に強固なＭｇＯ系の酸化物
が厚く生成されて、熱間圧延によるクラッド圧着性が低
下するおそれがある。したがってライナー金属板とし
て、非熱処理型超塑性成形用材料以外のアルミニウム合
金を用いる場合、そのライナー金属板としては、Ｍｇ量
が０．５％以下のアルミニウム合金を用いることとし、
これを請求項１において規定した。なおこの場合のＭｇ
以外の合金元素の含有量は任意である。
Ｍｇ系非熱処理型超塑性成形用材料は、コア金属板とそ
の両面側のライナー金属板とのうち、少なくともコア金
属板に用いられていれば良く、ライナー金属板としては
Ａｌ−Ｍｇ系非熱処理型超塑性成形用材料を用いなくて
も良い。その場合、ライナー金属板の成分組成は、目的
とする用途に応じた強度や耐食性、表面処理性、塗装性
などに応じて適宜のアルミニウム合金を選択することが
可能であるが、コア金属板との圧着性の観点から、ライ
ナー金属板としてはＭｇ量が０．５％以下のアルミニウ
ム合金を用いる。すなわちライナー金属板のＭｇ量が
０．５％を越える場合、表面に強固なＭｇＯ系の酸化物
が厚く生成されて、熱間圧延によるクラッド圧着性が低
下するおそれがある。したがってライナー金属板とし
て、非熱処理型超塑性成形用材料以外のアルミニウム合
金を用いる場合、そのライナー金属板としては、Ｍｇ量
が０．５％以下のアルミニウム合金を用いることとし、
これを請求項１において規定した。なおこの場合のＭｇ
以外の合金元素の含有量は任意である。
【００２９】もちろんライナー金属板としては、コア金
属板に用いているＡｌ−Ｍｇ系の非熱処理型超塑性成形
用材料と同じ成分組成範囲内の合金を用いても良い。但
しこの場合ライナー金属板のＭｇ量が多いため、前述の
ように熱間圧延によるクラッド圧着性が低下するおそれ
がある。そこでこの場合には、請求項２において規定し
たようにコア金属板とライナー金属板とのうち、少なく
とも一方の金属板における他方の金属板に接する側の面
にＭｇ量が０．５％以下のアルミニウム合金からなる圧
着補助層を形成しておく。このようにすることによっ
て、ライナー金属板とコア金属板との間には必ずＭｇ量
が０．５％以下の圧着補助層が介在するため、熱間圧延
によるクラッド圧着性を向上させることができる。
属板に用いているＡｌ−Ｍｇ系の非熱処理型超塑性成形
用材料と同じ成分組成範囲内の合金を用いても良い。但
しこの場合ライナー金属板のＭｇ量が多いため、前述の
ように熱間圧延によるクラッド圧着性が低下するおそれ
がある。そこでこの場合には、請求項２において規定し
たようにコア金属板とライナー金属板とのうち、少なく
とも一方の金属板における他方の金属板に接する側の面
にＭｇ量が０．５％以下のアルミニウム合金からなる圧
着補助層を形成しておく。このようにすることによっ
て、ライナー金属板とコア金属板との間には必ずＭｇ量
が０．５％以下の圧着補助層が介在するため、熱間圧延
によるクラッド圧着性を向上させることができる。
【００３０】なおこの圧着補助層は、コア金属板の表面
（通常は両面）あるいは各ライナー金属板の片面にメッ
キや溶射その他の膜形成手段により予め形成しておいて
も、あるいは薄板としてコア金属板もしくは各ライナー
金属板に予めクラッドしておいても良く、また場合によ
っては薄板として多層クラッド板製造時におけるコア金
属板とライナー金属板との重ね合せ時にその圧着補助層
用薄板もしくは箔をコア金属板とライナー金属板との間
に介在させ、熱間圧延によるクラッドと同時に複合一体
化することも可能である。
（通常は両面）あるいは各ライナー金属板の片面にメッ
キや溶射その他の膜形成手段により予め形成しておいて
も、あるいは薄板としてコア金属板もしくは各ライナー
金属板に予めクラッドしておいても良く、また場合によ
っては薄板として多層クラッド板製造時におけるコア金
属板とライナー金属板との重ね合せ時にその圧着補助層
用薄板もしくは箔をコア金属板とライナー金属板との間
に介在させ、熱間圧延によるクラッドと同時に複合一体
化することも可能である。
【００３１】圧着防止剤としては、要は熱間圧延クラッ
ド時においてコア金属板とライナー金属板との圧着によ
る拡散接合を防止し得るものであれば良く、公知のも
の、例えばコロイド状グラファイトを主成分とするイン
キや、そのほか二硫化モリブデンやボロンナイトライド
を主成分とするインキ等を用いることができる。このよ
うな圧着防止剤を介在させた部分は熱間圧延によるクラ
ッド後におけるコア金属板とライナー金属板との非圧着
部となり、その非圧着部に超塑性成形温度において流体
圧を導入することによりコア金属板（超塑性成形用材
料）が超塑性変形して、その非圧着部が膨張され、目的
とする中空剛性ボード等における中空部となる。したが
って圧着防止剤を形成する位置、形成パターンは、基本
的には、最終的に目的とする中空剛性ボードの中空部の
位置、パターンに応じて定めれば良いが、特に既に述べ
たように２枚の金属板の間にトラス状のリブを設けた構
造の中空剛性ボードを目的とする場合には、請求項３で
規定しているように、複数条の帯状部分を間隔を置いて
平行に形成したいわゆるストライプ模様状のパターンに
圧着防止剤を形成し、かつコア金属板の一方の面の側の
圧着防止剤の各帯状部分の中央位置が、他方の面の側の
圧着防止剤の各帯状部分の相互間のスペースの位置に対
応するように、各ストライプ模様状パターンを定めるこ
とが望ましい。このような圧着防止剤パターンの代表例
を図１、図２に示す。
ド時においてコア金属板とライナー金属板との圧着によ
る拡散接合を防止し得るものであれば良く、公知のも
の、例えばコロイド状グラファイトを主成分とするイン
キや、そのほか二硫化モリブデンやボロンナイトライド
を主成分とするインキ等を用いることができる。このよ
うな圧着防止剤を介在させた部分は熱間圧延によるクラ
ッド後におけるコア金属板とライナー金属板との非圧着
部となり、その非圧着部に超塑性成形温度において流体
圧を導入することによりコア金属板（超塑性成形用材
料）が超塑性変形して、その非圧着部が膨張され、目的
とする中空剛性ボード等における中空部となる。したが
って圧着防止剤を形成する位置、形成パターンは、基本
的には、最終的に目的とする中空剛性ボードの中空部の
位置、パターンに応じて定めれば良いが、特に既に述べ
たように２枚の金属板の間にトラス状のリブを設けた構
造の中空剛性ボードを目的とする場合には、請求項３で
規定しているように、複数条の帯状部分を間隔を置いて
平行に形成したいわゆるストライプ模様状のパターンに
圧着防止剤を形成し、かつコア金属板の一方の面の側の
圧着防止剤の各帯状部分の中央位置が、他方の面の側の
圧着防止剤の各帯状部分の相互間のスペースの位置に対
応するように、各ストライプ模様状パターンを定めるこ
とが望ましい。このような圧着防止剤パターンの代表例
を図１、図２に示す。
【００３２】図１、図２において、１はコア金属板、２
Ａ，２Ｂはそれぞれライナー金属板であり、コア金属板
１と一方のライナー金属板２Ａとの間（便宜上この間の
部分を面Ａと記す）、およびコア金属板１と他方のライ
ナー金属板２Ｂとの間（便宜上この部分を面Ｂと記す）
には、それぞれ圧着防止剤３が前述のような帯状部分３
Ａ，３Ｂを繰返したストライプ模様状パターンで形成さ
れている。このようなパターンで圧着防止剤が介在され
た多層クラッド板を用いれば、図３、図４に示すように
２枚の平面状のライナー金属板２Ａ，２Ｂの間において
コア金属板１がトラス状のリブ５を形成している構造の
中空剛性ボードを得ることができる。すなわち、中空剛
性ボードの製造にあたっては、圧着防止剤３を形成した
帯状部分３Ａ，３Ｂ、すなわちコア金属板１とライナー
金属板２Ａ，２Ｂとの間の非圧着部に所定の温度におい
て流体圧を導入してその非圧着部を膨張させるから、そ
の膨張圧力によりコア金属板のみが変形するように制御
（例えばコア金属板のみに超塑性成形用材料を用いた
り、あるいは請求項１１に記載したように、間隔を置い
て対向する一対の支持面間に多層クラッド板を配置して
ライナー金属板の変形を制御したり、あるいはこれらを
併用するなどの手段により制御）することによって、非
圧着部の膨張による中空部が、ボード全体の厚さ方向に
対して直交する方向に交互に位置する中空剛性ボードを
得ることができる。
Ａ，２Ｂはそれぞれライナー金属板であり、コア金属板
１と一方のライナー金属板２Ａとの間（便宜上この間の
部分を面Ａと記す）、およびコア金属板１と他方のライ
ナー金属板２Ｂとの間（便宜上この部分を面Ｂと記す）
には、それぞれ圧着防止剤３が前述のような帯状部分３
Ａ，３Ｂを繰返したストライプ模様状パターンで形成さ
れている。このようなパターンで圧着防止剤が介在され
た多層クラッド板を用いれば、図３、図４に示すように
２枚の平面状のライナー金属板２Ａ，２Ｂの間において
コア金属板１がトラス状のリブ５を形成している構造の
中空剛性ボードを得ることができる。すなわち、中空剛
性ボードの製造にあたっては、圧着防止剤３を形成した
帯状部分３Ａ，３Ｂ、すなわちコア金属板１とライナー
金属板２Ａ，２Ｂとの間の非圧着部に所定の温度におい
て流体圧を導入してその非圧着部を膨張させるから、そ
の膨張圧力によりコア金属板のみが変形するように制御
（例えばコア金属板のみに超塑性成形用材料を用いた
り、あるいは請求項１１に記載したように、間隔を置い
て対向する一対の支持面間に多層クラッド板を配置して
ライナー金属板の変形を制御したり、あるいはこれらを
併用するなどの手段により制御）することによって、非
圧着部の膨張による中空部が、ボード全体の厚さ方向に
対して直交する方向に交互に位置する中空剛性ボードを
得ることができる。
【００３３】なおここで、図１の面Ａにおける圧着防止
剤３の帯状部分３Ａと面Ｂにおける圧着防止剤３の帯状
部分３Ｂとでは、多層クラッド板の表面に対し垂直な方
向への投影が互いに重なり合うように、すなわち図２に
おいてｑの領域で面Ａ、面Ｂの両方に圧着防止剤帯状部
分３Ａ，３Ｂが存在するように、ストライプ模様の間隔
を定めることが望ましい。このようにすることによっ
て、中空部が台形状となるように非圧着部を膨張させる
ことが可能となる。
剤３の帯状部分３Ａと面Ｂにおける圧着防止剤３の帯状
部分３Ｂとでは、多層クラッド板の表面に対し垂直な方
向への投影が互いに重なり合うように、すなわち図２に
おいてｑの領域で面Ａ、面Ｂの両方に圧着防止剤帯状部
分３Ａ，３Ｂが存在するように、ストライプ模様の間隔
を定めることが望ましい。このようにすることによっ
て、中空部が台形状となるように非圧着部を膨張させる
ことが可能となる。
【００３４】また図２に示すように一方の面（例えば面
Ｂ）におけるある帯状部分３Ｂに対する他方の面（例え
ば面Ａ）における帯状部分３Ａの“ずれ”の距離ｐ，
ｐ′は互いに等しくなるように（すなわち対称なずれが
生じているように）定めることが望ましい。このように
することによって、中空部が均整のとれた等脚台形状と
することができる。なおここで、ずれの長さｐ，ｐ′が
等しくなければ、非圧着部を膨張させる際に中空部の形
状がいびつとなり、コア金属板の超塑性伸びが変動して
成形が円滑に進行しなくなるおそれがある。
Ｂ）におけるある帯状部分３Ｂに対する他方の面（例え
ば面Ａ）における帯状部分３Ａの“ずれ”の距離ｐ，
ｐ′は互いに等しくなるように（すなわち対称なずれが
生じているように）定めることが望ましい。このように
することによって、中空部が均整のとれた等脚台形状と
することができる。なおここで、ずれの長さｐ，ｐ′が
等しくなければ、非圧着部を膨張させる際に中空部の形
状がいびつとなり、コア金属板の超塑性伸びが変動して
成形が円滑に進行しなくなるおそれがある。
【００３５】なおまた、既に述べたようにコア金属板も
しくはライナー金属板の表面にＭｇ量が０．５％以下の
アルミニウム合金からなる圧着補助層を形成した場合に
も、前記同様なパターンで圧着防止剤を介在させること
が望ましい。例えば図５に示すようにコア金属板１の両
面に圧着補助層６Ａ，６Ｂを形成した場合、その圧着補
助層６Ａ，６Ｂとライナー金属板２Ａ，２Ｂとの間に前
記同様なストライプ模様状パターンで圧着防止剤３を介
在させれば良い。また図６に示すように各ライナー金属
板２Ａ，２Ｂの片面に圧着補助層６Ａ，６Ｂを形成した
場合、その圧着補助層６Ａ，６Ｂとコア金属板１との間
に前記同様なストライプ模様状パターンで圧着防止剤３
を介在させれば良い。
しくはライナー金属板の表面にＭｇ量が０．５％以下の
アルミニウム合金からなる圧着補助層を形成した場合に
も、前記同様なパターンで圧着防止剤を介在させること
が望ましい。例えば図５に示すようにコア金属板１の両
面に圧着補助層６Ａ，６Ｂを形成した場合、その圧着補
助層６Ａ，６Ｂとライナー金属板２Ａ，２Ｂとの間に前
記同様なストライプ模様状パターンで圧着防止剤３を介
在させれば良い。また図６に示すように各ライナー金属
板２Ａ，２Ｂの片面に圧着補助層６Ａ，６Ｂを形成した
場合、その圧着補助層６Ａ，６Ｂとコア金属板１との間
に前記同様なストライプ模様状パターンで圧着防止剤３
を介在させれば良い。
【００３６】次に上述のような超塑性成形用多層クラッ
ド板を製造する方法、すなわち請求項４の方法について
説明する。
ド板を製造する方法、すなわち請求項４の方法について
説明する。
【００３７】概略的には、先ず前述のような成分組成の
Ａｌ−Ｍｇ系の非熱処理型超塑性成形用材料からなる素
板を製造し、その素板をコア金属板およびライナー金属
板として用いるか、または上述の素板をコア金属板とし
て用いかつ他の任意のアルミニウム合金板をライナー金
属板として用い、熱間圧延により圧着させてクラッド板
とする。
Ａｌ−Ｍｇ系の非熱処理型超塑性成形用材料からなる素
板を製造し、その素板をコア金属板およびライナー金属
板として用いるか、または上述の素板をコア金属板とし
て用いかつ他の任意のアルミニウム合金板をライナー金
属板として用い、熱間圧延により圧着させてクラッド板
とする。
【００３８】そこで先ず上述の非熱処理型超塑性成形用
材料からなる素板の製造について説明すると、前述のよ
うな成分組成を有する合金を常法に従って溶製し、ＤＣ
鋳造法（半連続鋳造法）によって鋳塊を鋳造するか、ま
たは連続鋳造法（薄板連続鋳造圧延法）によって厚さ３
〜２０ｍｍのコイルに連続鋳造する。ＤＣ鋳造法を適用
した場合は、得られた鋳塊の表面を面削した後、鋳塊加
熱を行なってから熱間圧延し、さらに必要に応じて冷間
圧延を施して板厚１〜２５ｍｍの素板とする。ここで、
鋳塊加熱は、４００〜５６０℃において０．５〜２４時
間行なうことが好ましい。鋳塊加熱温度が４００℃未
満、または鋳塊加熱時間が０．５時間未満では熱間圧延
が困難となり、また鋳塊加熱温度が５６０℃を越えれば
共晶融解のおそれがあり、さらに２４時間を越える長時
間の鋳塊加熱は経済的に無駄となるだけである。一方連
続鋳造を適用した場合は、連続鋳造コイルをそのまま素
板とすることも可能であるが、通常は必要に応じて熱間
圧延を施した後、冷間圧延を施して板厚１〜２５ｍｍの
素板とする。なおＤＣ鋳造もしくは連続鋳造のいずれの
場合においても、鋳造前あるいは鋳造中に、既に述べた
ように鋳塊結晶粒微細化ために、Ａｌ−Ｔｉ合金もしく
はＡｌ−Ｔｉ−Ｂ合金をＴｉ量にして０．１５％以下添
加することが好ましい。
材料からなる素板の製造について説明すると、前述のよ
うな成分組成を有する合金を常法に従って溶製し、ＤＣ
鋳造法（半連続鋳造法）によって鋳塊を鋳造するか、ま
たは連続鋳造法（薄板連続鋳造圧延法）によって厚さ３
〜２０ｍｍのコイルに連続鋳造する。ＤＣ鋳造法を適用
した場合は、得られた鋳塊の表面を面削した後、鋳塊加
熱を行なってから熱間圧延し、さらに必要に応じて冷間
圧延を施して板厚１〜２５ｍｍの素板とする。ここで、
鋳塊加熱は、４００〜５６０℃において０．５〜２４時
間行なうことが好ましい。鋳塊加熱温度が４００℃未
満、または鋳塊加熱時間が０．５時間未満では熱間圧延
が困難となり、また鋳塊加熱温度が５６０℃を越えれば
共晶融解のおそれがあり、さらに２４時間を越える長時
間の鋳塊加熱は経済的に無駄となるだけである。一方連
続鋳造を適用した場合は、連続鋳造コイルをそのまま素
板とすることも可能であるが、通常は必要に応じて熱間
圧延を施した後、冷間圧延を施して板厚１〜２５ｍｍの
素板とする。なおＤＣ鋳造もしくは連続鋳造のいずれの
場合においても、鋳造前あるいは鋳造中に、既に述べた
ように鋳塊結晶粒微細化ために、Ａｌ−Ｔｉ合金もしく
はＡｌ−Ｔｉ−Ｂ合金をＴｉ量にして０．１５％以下添
加することが好ましい。
【００３９】ここで、素板の厚みが１ｍｍ未満では最終
的なクラッド後のコア金属板の厚みが薄くなり過ぎて、
流体圧による超塑性成形が困難となり、また２５ｍｍを
越えればクラッド板の厚みが厚くなり過ぎるから、前述
のように素板の厚みは１〜２５ｍｍの範囲内とすること
が好ましい。
的なクラッド後のコア金属板の厚みが薄くなり過ぎて、
流体圧による超塑性成形が困難となり、また２５ｍｍを
越えればクラッド板の厚みが厚くなり過ぎるから、前述
のように素板の厚みは１〜２５ｍｍの範囲内とすること
が好ましい。
【００４０】前述のようにして得られた素板を用いて多
層クラッド板を作成するにあたっては、その素板の１枚
をコア金属板とし、素板の他の２枚をライナー金属板と
するか、または別に製造された他のアルミニウム合金板
をライナー金属板とする。そしてコア金属板の両面ある
いは各ライナー金属板の片面に既に述べたような所定の
パターンで塗布等により圧着防止剤層を形成し、コア金
属板の両面側にライナー金属板が位置するようにかつコ
ア金属板の両面とライナー金属板との間に圧着防止剤が
介在するように、３枚の金属板を重ね合せる。次いでそ
の重ね合せ板を、３００〜５５０℃の範囲内の温度に加
熱して、３０％以上の圧延率で熱間圧延し、クラッドさ
せる。ここで、熱間圧延温度が３００℃未満では充分に
圧着されず、一方５５０℃を越えれば共晶融解のおそれ
がある。また熱間圧延率が３０％未満でも良好に圧着さ
れない。
層クラッド板を作成するにあたっては、その素板の１枚
をコア金属板とし、素板の他の２枚をライナー金属板と
するか、または別に製造された他のアルミニウム合金板
をライナー金属板とする。そしてコア金属板の両面ある
いは各ライナー金属板の片面に既に述べたような所定の
パターンで塗布等により圧着防止剤層を形成し、コア金
属板の両面側にライナー金属板が位置するようにかつコ
ア金属板の両面とライナー金属板との間に圧着防止剤が
介在するように、３枚の金属板を重ね合せる。次いでそ
の重ね合せ板を、３００〜５５０℃の範囲内の温度に加
熱して、３０％以上の圧延率で熱間圧延し、クラッドさ
せる。ここで、熱間圧延温度が３００℃未満では充分に
圧着されず、一方５５０℃を越えれば共晶融解のおそれ
がある。また熱間圧延率が３０％未満でも良好に圧着さ
れない。
【００４１】その後、圧延率２０％以上で冷間圧延を行
なう。この冷間圧延は、超塑性特性を発現させるべく微
細に再結晶させるために必要な工程であり、冷間圧延率
が２０％未満では結晶粒を６０μｍ以下とすることが困
難となる。
なう。この冷間圧延は、超塑性特性を発現させるべく微
細に再結晶させるために必要な工程であり、冷間圧延率
が２０％未満では結晶粒を６０μｍ以下とすることが困
難となる。
【００４２】冷間圧延後には通常は最終焼鈍を施して、
再結晶組成としておくことが好ましい。この最終焼鈍
は、連続焼鈍、バッチ焼鈍のいずれを適用しても良い
が、超塑性特性の点からは連続焼鈍の方がバッチ焼鈍よ
りも若干優れている。この最終焼鈍をバッチ焼鈍によっ
て行なう場合、２５０〜４００℃で０．５時間以上保持
するのが適当であり、また連続焼鈍によって行なう場合
には、３５０〜５５０℃で保持なしもしくは１８０秒以
下の保持とするのが適当である。
再結晶組成としておくことが好ましい。この最終焼鈍
は、連続焼鈍、バッチ焼鈍のいずれを適用しても良い
が、超塑性特性の点からは連続焼鈍の方がバッチ焼鈍よ
りも若干優れている。この最終焼鈍をバッチ焼鈍によっ
て行なう場合、２５０〜４００℃で０．５時間以上保持
するのが適当であり、また連続焼鈍によって行なう場合
には、３５０〜５５０℃で保持なしもしくは１８０秒以
下の保持とするのが適当である。
【００４３】なお超塑性変形は３００〜５００℃の高温
で行なわれるため、前述のような２０％以上の冷間圧延
を施しておけば、特に最終焼鈍を施さなくても超塑性成
形時の昇温中に再結晶が生じて、超塑性特性を発現させ
ることが可能となるから、最終焼鈍は必ずしも必要では
ない。但し、確実に優れた超塑性成形性を得るために
は、前述のような条件の最終焼鈍を施しておくことが適
切である。
で行なわれるため、前述のような２０％以上の冷間圧延
を施しておけば、特に最終焼鈍を施さなくても超塑性成
形時の昇温中に再結晶が生じて、超塑性特性を発現させ
ることが可能となるから、最終焼鈍は必ずしも必要では
ない。但し、確実に優れた超塑性成形性を得るために
は、前述のような条件の最終焼鈍を施しておくことが適
切である。
【００４４】なお以上のような超塑性成形用多層クラッ
ド板の製造方法において、既に述べたようにライナー金
属板としてコア金属板と同様なＡｌ−Ｍｇ系非熱処理型
超塑性材料を用いかつＭｇ量が０．５％以下の圧着補助
層を設ける場合には、コア金属板と２枚のライナー金属
板とを重ね合わせる前に、コア金属板もしくはライナー
金属板または両者の表面に圧着補助層を形成しておく
か、または圧着補助層となるべき薄板もしくは箔を、コ
ア金属板とライナー金属板との間に介在させることは勿
論である。具体的には、例えば圧着補助層となるべきＭ
ｇ量が０．５％以下の板を前述の熱間圧延前にＡｌ−Ｍ
ｇ系の非熱処理型超塑性成形用の鋳塊に重ね合せ、熱間
圧延をクラッド圧延と兼ねて行ない、これによって圧着
補助層を表面に形成した素板を得、この素板をコア金属
板（もしくはコア金属板およびライナー金属板）として
用いて、前述のような重ね合せ、熱間圧延によるクラッ
ド、冷間圧延、さらに必要に応じて最終焼鈍を行なえば
良い。
ド板の製造方法において、既に述べたようにライナー金
属板としてコア金属板と同様なＡｌ−Ｍｇ系非熱処理型
超塑性材料を用いかつＭｇ量が０．５％以下の圧着補助
層を設ける場合には、コア金属板と２枚のライナー金属
板とを重ね合わせる前に、コア金属板もしくはライナー
金属板または両者の表面に圧着補助層を形成しておく
か、または圧着補助層となるべき薄板もしくは箔を、コ
ア金属板とライナー金属板との間に介在させることは勿
論である。具体的には、例えば圧着補助層となるべきＭ
ｇ量が０．５％以下の板を前述の熱間圧延前にＡｌ−Ｍ
ｇ系の非熱処理型超塑性成形用の鋳塊に重ね合せ、熱間
圧延をクラッド圧延と兼ねて行ない、これによって圧着
補助層を表面に形成した素板を得、この素板をコア金属
板（もしくはコア金属板およびライナー金属板）として
用いて、前述のような重ね合せ、熱間圧延によるクラッ
ド、冷間圧延、さらに必要に応じて最終焼鈍を行なえば
良い。
【００４５】さらに上述のようにして得られた超塑性成
形用多層クラッド板を用いて中空剛性ボードを製造する
方法について説明する。
形用多層クラッド板を用いて中空剛性ボードを製造する
方法について説明する。
【００４６】前述のような超塑性成形用多層クラッド板
を、超塑性成形温度すなわち３００〜５５０℃の範囲内
に加熱し、圧着防止剤の存在により圧着されなかった部
分（非圧着部）に気体等の流体を導入し、その流体圧に
よって超塑性成形用材料からなるコア金属板を超塑性変
形させ、非圧着部を膨張させて中空部とする。このと
き、通常は所定間隔を置いて上下に対向する一対の支持
面を有する金型の前記支持面間に多層クラッド板を配置
し、その状態で超塑性変形温度に加熱して流体圧を前記
非圧着部に導入することが好ましい。このようにするこ
とによって、多層クラッド板は流体圧によって一対の支
持面に沿うように変形するから、その一対の支持面が平
坦であれば、平坦な中空剛性ボードが得られる。すなわ
ち、たとえ両側のライナー金属板としてコア金属板と同
様な超塑性成形用材料を用いている場合でも、両側のラ
イナー金属板はほとんど変形せず、実質的にコア金属板
のみを変形させることができるのである。そしてこの場
合、特に圧着防止剤のパターンを図１、図２に示すよう
に設定しておくことによって、例えば図３、図４に示し
たようなトラス状のリブを有する中空剛性ボードを得る
ことが可能となるのである。
を、超塑性成形温度すなわち３００〜５５０℃の範囲内
に加熱し、圧着防止剤の存在により圧着されなかった部
分（非圧着部）に気体等の流体を導入し、その流体圧に
よって超塑性成形用材料からなるコア金属板を超塑性変
形させ、非圧着部を膨張させて中空部とする。このと
き、通常は所定間隔を置いて上下に対向する一対の支持
面を有する金型の前記支持面間に多層クラッド板を配置
し、その状態で超塑性変形温度に加熱して流体圧を前記
非圧着部に導入することが好ましい。このようにするこ
とによって、多層クラッド板は流体圧によって一対の支
持面に沿うように変形するから、その一対の支持面が平
坦であれば、平坦な中空剛性ボードが得られる。すなわ
ち、たとえ両側のライナー金属板としてコア金属板と同
様な超塑性成形用材料を用いている場合でも、両側のラ
イナー金属板はほとんど変形せず、実質的にコア金属板
のみを変形させることができるのである。そしてこの場
合、特に圧着防止剤のパターンを図１、図２に示すよう
に設定しておくことによって、例えば図３、図４に示し
たようなトラス状のリブを有する中空剛性ボードを得る
ことが可能となるのである。
【００４７】またここで、図７の仮想線で示すように金
型１０における相互に対向する一対の支持面１０Ａ，１
０Ｂの相互間の間隔が一方から他方へ向けて増加もしく
は減少するように設定しておけば、中空剛性ボードとし
てその一辺部から反対側の一辺部へ向けて全体の厚みが
増大もしくは減少する形状のものを得ることができる。
このように全体の厚みが変化する中空剛性ボードは、例
えば航空機の翼や船舶の曲面部分の外殻体などとして用
いることができる。
型１０における相互に対向する一対の支持面１０Ａ，１
０Ｂの相互間の間隔が一方から他方へ向けて増加もしく
は減少するように設定しておけば、中空剛性ボードとし
てその一辺部から反対側の一辺部へ向けて全体の厚みが
増大もしくは減少する形状のものを得ることができる。
このように全体の厚みが変化する中空剛性ボードは、例
えば航空機の翼や船舶の曲面部分の外殻体などとして用
いることができる。
【００４８】さらに、図８に示すように金型１０におけ
る相互に対向する一対の支持面１０Ａ，１０Ｂのうち、
少なくとも一方の支持面を曲面としておく（図８では両
方の支持面を曲面としている）ことによって、中空剛性
ボードとしてその少なくとも一方の面が全体的に湾曲す
る形状のものを得ることができる。
る相互に対向する一対の支持面１０Ａ，１０Ｂのうち、
少なくとも一方の支持面を曲面としておく（図８では両
方の支持面を曲面としている）ことによって、中空剛性
ボードとしてその少なくとも一方の面が全体的に湾曲す
る形状のものを得ることができる。
【００４９】上述のような超塑性成形時においては、予
め多層クラッド板を超塑性成形温度に加熱してから金型
に挿入して流体圧を導入しても、あるいは金型間に多層
クラッド板を挿入してから金型内で適宜の加熱手段で超
塑性成形温度に加熱して流体圧を導入しても良い。また
この場合、非圧着部に導入する気体等の流体も予め超塑
性成形温度に加熱しながら導入することが望ましい。な
お導入する流体の圧力は、合金の具体的種類、成形温
度、さらには板厚や成形量などによっても異なるが、通
常は０．１気圧から２０気圧程度とする。
め多層クラッド板を超塑性成形温度に加熱してから金型
に挿入して流体圧を導入しても、あるいは金型間に多層
クラッド板を挿入してから金型内で適宜の加熱手段で超
塑性成形温度に加熱して流体圧を導入しても良い。また
この場合、非圧着部に導入する気体等の流体も予め超塑
性成形温度に加熱しながら導入することが望ましい。な
お導入する流体の圧力は、合金の具体的種類、成形温
度、さらには板厚や成形量などによっても異なるが、通
常は０．１気圧から２０気圧程度とする。
【００５０】
【実施例】実施例１
圧着補助層用のアルミニウム合金として、Ａｌ−１．０
％Ｍｎ−０．１０％Ｆｅ−０．１０％Ｓｉ合金をＤＣ鋳
造法によって鋳造し、常法にしたがって熱間圧延して、
厚さ２５ｍｍの板とした。またコア金属板用およびライ
ナー金属板用のアルミニウム合金として、Ａｌ−４．５
％Ｍｇ−０．６％Ｍｎ−０．１１％Ｃｒ合金をＤＣ鋳造
法によって鋳造し、得られた鋳塊に５３０℃で１０時間
の均熱処理を施してから面削し、厚さ５００ｍｍの鋳塊
とした。この厚さ５００ｍｍの鋳塊の両面に、前述の圧
着補助層用の合金からなる２５ｍｍの板を重ね合せ、５
００℃に加熱して熱間圧延によりクラッド圧延し、板厚
８ｍｍのクラッド素板を得た。次いでこのクラッド素板
の１枚の両面にコロイダルグラファイトを主成分とする
圧着防止剤を所定のパターンで塗布し、さらにその圧着
防止剤を塗布したクラッド素板の両面に、圧着防止剤を
塗布していない他の２枚のクラッド素板を重ね合せた。
そしてその重ね合せ板を４５０℃に加熱し、熱間圧延
（クラッド圧延）により全厚み９．５ｍｍとし、さらに
冷間圧延を施して全厚み４ｍｍとし、縦５００ｍｍ、幅
５００ｍｍの方形板状の多層クラッド板を得た。この状
態における多層クラッド板内部の圧着防止剤（非圧着
部）のパターン、寸法を図９、図１０に示す。図９、図
１０に示されるように、コア金属板１とライナー金属板
２Ａ，２Ｂとの間の圧着防止剤３は、帯状部分３Ａ，３
Ｂを繰返したストライプ模様状パターンに形成され、か
つそのストライプ模様を構成する各帯状部分３Ａ，３Ｂ
の両端部が圧着防止剤３によって連続され（連続部３
Ｃ）、その連続部３Ｃの所定位置にはクラッド板の外縁
まで延出する延出部３Ｄが形成されている。これらの圧
着防止剤延出部３Ｄおよび連続部３Ｃは、外部から超塑
性成形のための流体圧を、各帯状部３Ａ，３Ｂからなる
非圧着部に導入・分配するための導入・分配用非圧着部
を形成していることになる。
％Ｍｎ−０．１０％Ｆｅ−０．１０％Ｓｉ合金をＤＣ鋳
造法によって鋳造し、常法にしたがって熱間圧延して、
厚さ２５ｍｍの板とした。またコア金属板用およびライ
ナー金属板用のアルミニウム合金として、Ａｌ−４．５
％Ｍｇ−０．６％Ｍｎ−０．１１％Ｃｒ合金をＤＣ鋳造
法によって鋳造し、得られた鋳塊に５３０℃で１０時間
の均熱処理を施してから面削し、厚さ５００ｍｍの鋳塊
とした。この厚さ５００ｍｍの鋳塊の両面に、前述の圧
着補助層用の合金からなる２５ｍｍの板を重ね合せ、５
００℃に加熱して熱間圧延によりクラッド圧延し、板厚
８ｍｍのクラッド素板を得た。次いでこのクラッド素板
の１枚の両面にコロイダルグラファイトを主成分とする
圧着防止剤を所定のパターンで塗布し、さらにその圧着
防止剤を塗布したクラッド素板の両面に、圧着防止剤を
塗布していない他の２枚のクラッド素板を重ね合せた。
そしてその重ね合せ板を４５０℃に加熱し、熱間圧延
（クラッド圧延）により全厚み９．５ｍｍとし、さらに
冷間圧延を施して全厚み４ｍｍとし、縦５００ｍｍ、幅
５００ｍｍの方形板状の多層クラッド板を得た。この状
態における多層クラッド板内部の圧着防止剤（非圧着
部）のパターン、寸法を図９、図１０に示す。図９、図
１０に示されるように、コア金属板１とライナー金属板
２Ａ，２Ｂとの間の圧着防止剤３は、帯状部分３Ａ，３
Ｂを繰返したストライプ模様状パターンに形成され、か
つそのストライプ模様を構成する各帯状部分３Ａ，３Ｂ
の両端部が圧着防止剤３によって連続され（連続部３
Ｃ）、その連続部３Ｃの所定位置にはクラッド板の外縁
まで延出する延出部３Ｄが形成されている。これらの圧
着防止剤延出部３Ｄおよび連続部３Ｃは、外部から超塑
性成形のための流体圧を、各帯状部３Ａ，３Ｂからなる
非圧着部に導入・分配するための導入・分配用非圧着部
を形成していることになる。
【００５１】以上のような４ｍｍ×５００ｍｍ×５００
ｍｍの多層クラッド板について、５００℃に加熱した
後、４０ｍｍの間隔を置いて相互に対向する平行一対の
平坦な支持面を有する金型内にセットし、圧着防止剤に
よる非圧着部に２気圧の気体を導入し、バルジ成形によ
る超塑性成形を行なった。その結果、コア金属板の部分
が超塑性伸びを起こして、図３、図４に示したようなト
ラス状のリブを有する中空剛性ボードを得ることができ
た。なお成形後の中空剛性ボードの全厚みは４０ｍｍで
あった。また内部のコア金属板の部分の板厚は約０．５
ｍｍで、約１７０％の伸びが生じていることが判明し
た。さらにミクロ検査を行なったところ、コア金属板と
ライナー金属板との圧着部は完全に金属拡散接合されて
いることが判明した。
ｍｍの多層クラッド板について、５００℃に加熱した
後、４０ｍｍの間隔を置いて相互に対向する平行一対の
平坦な支持面を有する金型内にセットし、圧着防止剤に
よる非圧着部に２気圧の気体を導入し、バルジ成形によ
る超塑性成形を行なった。その結果、コア金属板の部分
が超塑性伸びを起こして、図３、図４に示したようなト
ラス状のリブを有する中空剛性ボードを得ることができ
た。なお成形後の中空剛性ボードの全厚みは４０ｍｍで
あった。また内部のコア金属板の部分の板厚は約０．５
ｍｍで、約１７０％の伸びが生じていることが判明し
た。さらにミクロ検査を行なったところ、コア金属板と
ライナー金属板との圧着部は完全に金属拡散接合されて
いることが判明した。
【００５２】実施例２
実施例１と同様にして得られた４ｍｍ×５００ｍｍ×５
００ｍｍの多層クラッド板を用い、これを４５０℃に加
熱して、相互に対向する一対の平坦な支持面間の寸法が
一端側で３０ｍｍ、他端側で４０ｍｍとなるように設定
された金型内にセットし、圧着防止剤による非圧着部に
３気圧の気体を導入して、超塑性成形を行なった。その
結果、図７に示すように一端画から他端側へ向けて厚み
が変化する中空剛性ボードを得ることができた。なおこ
の場合一端側の厚みは３０ｍｍ、他端側の厚みは４０ｍ
ｍとなった。
００ｍｍの多層クラッド板を用い、これを４５０℃に加
熱して、相互に対向する一対の平坦な支持面間の寸法が
一端側で３０ｍｍ、他端側で４０ｍｍとなるように設定
された金型内にセットし、圧着防止剤による非圧着部に
３気圧の気体を導入して、超塑性成形を行なった。その
結果、図７に示すように一端画から他端側へ向けて厚み
が変化する中空剛性ボードを得ることができた。なおこ
の場合一端側の厚みは３０ｍｍ、他端側の厚みは４０ｍ
ｍとなった。
【００５３】実施例３
実施例１と同様にして得られた４ｍｍ×５００ｍｍ×５
００ｍｍの多層クラッド板を用い、これを４５０℃に加
熱して互いに４０ｍｍの間隔を隔てて平行に湾曲する一
対の支持面を有する金型内にセットし、圧着防止剤によ
る非圧着部に３気圧の気体を導入して超塑性成形を行な
った。その結果、図８に示すように全体として湾曲する
中空剛性ボードを得ることができた。
００ｍｍの多層クラッド板を用い、これを４５０℃に加
熱して互いに４０ｍｍの間隔を隔てて平行に湾曲する一
対の支持面を有する金型内にセットし、圧着防止剤によ
る非圧着部に３気圧の気体を導入して超塑性成形を行な
った。その結果、図８に示すように全体として湾曲する
中空剛性ボードを得ることができた。
【００５４】実施例４
コア金属板用のアルミニウ合金として、Ａｌ−４．５％
Ｍｇ−０．６％Ｍｎ−０．１１％Ｃｒ合金をＤＣ鋳造法
によって鋳造し、得られた鋳塊に５３０℃で１０時間の
均熱処理を施してから面削し、５００ｍｍの鋳塊とし、
さらに５００℃に加熱して熱間圧延し、板厚８ｍｍのコ
ア金属板とした。一方ライナー金属板用のアルミニウム
合金として、Ａｌ−１．０％Ｍｎ−０．１０％Ｆｅ−
０．１０％Ｓｉ合金を常法に従ってＤＣ鋳造、均熱処
理、面削、熱間圧延を行なって厚さ８ｍｍのライナー合
金板を得た。次いでコア金属板の両面にコロイダルグラ
ファイトを主成分とする圧着防止剤を実施例１と同様な
パターンで塗布し、そのコア金属板の両面にライナー金
属板を重ね合せ、４５０℃に加熱して熱間圧延（クラッ
ド圧延）により全厚み９．５ｍｍとし、さらに冷間圧延
を施して全厚み４ｍｍとし、縦４００ｍｍ、幅４０ｍｍ
の方形板状の多層クラッド板を得た。
Ｍｇ−０．６％Ｍｎ−０．１１％Ｃｒ合金をＤＣ鋳造法
によって鋳造し、得られた鋳塊に５３０℃で１０時間の
均熱処理を施してから面削し、５００ｍｍの鋳塊とし、
さらに５００℃に加熱して熱間圧延し、板厚８ｍｍのコ
ア金属板とした。一方ライナー金属板用のアルミニウム
合金として、Ａｌ−１．０％Ｍｎ−０．１０％Ｆｅ−
０．１０％Ｓｉ合金を常法に従ってＤＣ鋳造、均熱処
理、面削、熱間圧延を行なって厚さ８ｍｍのライナー合
金板を得た。次いでコア金属板の両面にコロイダルグラ
ファイトを主成分とする圧着防止剤を実施例１と同様な
パターンで塗布し、そのコア金属板の両面にライナー金
属板を重ね合せ、４５０℃に加熱して熱間圧延（クラッ
ド圧延）により全厚み９．５ｍｍとし、さらに冷間圧延
を施して全厚み４ｍｍとし、縦４００ｍｍ、幅４０ｍｍ
の方形板状の多層クラッド板を得た。
【００５５】この多層クラッド板を用い、５００℃に加
熱して、実施例１で用いたと同様な金型にセットし、圧
着防止剤による非圧着部に２気圧で気体を導入し、超塑
性バルジ成形を行なったところ、実施例１と同様な中空
剛性ボードが得られた。
熱して、実施例１で用いたと同様な金型にセットし、圧
着防止剤による非圧着部に２気圧で気体を導入し、超塑
性バルジ成形を行なったところ、実施例１と同様な中空
剛性ボードが得られた。
【００５６】
【発明の効果】この発明の超塑性成形用多層クラッド板
を用いれば、圧着防止剤を介在させることにより生じて
いるコア金属板とライナー金属板との間の非圧着部に気
体を導入することによって超塑性温度域で変形（超塑性
成形）させ、これにより任意の数、任意の大きさの中空
部を有する平坦な中空剛性ボードを容易に製造すること
ができる。そしてこの発明の多層クラッド板は、熱間圧
延による圧着によってコア金属板とその両側のライナー
金属板とが接合されていて、コア金属板とライナー金属
板との間の圧着防止剤の介在による非圧着部が最終的に
中空部となることから、中空部分を形成するために成形
後に改めて溶接や接着を行なう必要がなく、そのため溶
接や接着により中空複合成形体を作成する場合のような
問題が生じず、かつコア金属板とライナー金属板との圧
着部分も熱間圧延による金属拡散接合で接合されている
ため、高い接合強度を有しており、そのため高い信頼性
を得ることができる。またこの発明の多層クラッド板
は、少なくともコア金属板として用いられる超塑性成形
用材料として非熱処理型の特定の成分組成範囲内のＡｌ
−Ｍｇ系合金を用いているため、単に超塑性成形が可能
であるばかりでなく、適当な強度を有しかつ耐食性も良
好で、さらには熱処理が不要なため低コストで製造する
ことができ、しかも超塑性成形後の形状の凍結性も良好
でまた溶接も可能であるなど、種々の利点を有する。
を用いれば、圧着防止剤を介在させることにより生じて
いるコア金属板とライナー金属板との間の非圧着部に気
体を導入することによって超塑性温度域で変形（超塑性
成形）させ、これにより任意の数、任意の大きさの中空
部を有する平坦な中空剛性ボードを容易に製造すること
ができる。そしてこの発明の多層クラッド板は、熱間圧
延による圧着によってコア金属板とその両側のライナー
金属板とが接合されていて、コア金属板とライナー金属
板との間の圧着防止剤の介在による非圧着部が最終的に
中空部となることから、中空部分を形成するために成形
後に改めて溶接や接着を行なう必要がなく、そのため溶
接や接着により中空複合成形体を作成する場合のような
問題が生じず、かつコア金属板とライナー金属板との圧
着部分も熱間圧延による金属拡散接合で接合されている
ため、高い接合強度を有しており、そのため高い信頼性
を得ることができる。またこの発明の多層クラッド板
は、少なくともコア金属板として用いられる超塑性成形
用材料として非熱処理型の特定の成分組成範囲内のＡｌ
−Ｍｇ系合金を用いているため、単に超塑性成形が可能
であるばかりでなく、適当な強度を有しかつ耐食性も良
好で、さらには熱処理が不要なため低コストで製造する
ことができ、しかも超塑性成形後の形状の凍結性も良好
でまた溶接も可能であるなど、種々の利点を有する。
【００５７】さらにこの発明の多層クラッド板を用いて
中空剛性ボードを製造するにあたっては、コア金属板の
超塑性変形により中空部が形成されるため、大きな変形
量で大きな中空部を形成して、全厚みが数十ｍｍ以上に
及ぶ厚い中空剛性ボードを容易に得ることができ、また
厚みが変化する中空剛性ボード（厚み傾斜ボード）や曲
面を有する中空剛性ボードなど、種々の形状の中空剛性
ボードを容易に得ることができて形状の自由度が高く、
さらには成形時の金型の形状変更や圧着防止剤パターン
の変更などにより種々の異なる外形、中空部形状を有す
る中空剛性ボードを容易に得ることができる。
中空剛性ボードを製造するにあたっては、コア金属板の
超塑性変形により中空部が形成されるため、大きな変形
量で大きな中空部を形成して、全厚みが数十ｍｍ以上に
及ぶ厚い中空剛性ボードを容易に得ることができ、また
厚みが変化する中空剛性ボード（厚み傾斜ボード）や曲
面を有する中空剛性ボードなど、種々の形状の中空剛性
ボードを容易に得ることができて形状の自由度が高く、
さらには成形時の金型の形状変更や圧着防止剤パターン
の変更などにより種々の異なる外形、中空部形状を有す
る中空剛性ボードを容易に得ることができる。
【００５８】以上のようにこの発明によれば、大型の複
合成形体、特に大型の中空剛性ボードを高い形状自由度
で得ることができるとともに、最終的に得られる成形体
の特性（接合部の強度、全体的な強度、耐食性、溶接性
等）も良好で信頼性の高い複合成形体（特に中空剛性ボ
ード）を得ることが可能となった。
合成形体、特に大型の中空剛性ボードを高い形状自由度
で得ることができるとともに、最終的に得られる成形体
の特性（接合部の強度、全体的な強度、耐食性、溶接性
等）も良好で信頼性の高い複合成形体（特に中空剛性ボ
ード）を得ることが可能となった。
【図１】この発明による超塑性成形用多層クラッド板の
一例を示す切欠斜視図である。
一例を示す切欠斜視図である。
【図２】図２に示される多層クラッド板の縦断面図であ
る。
る。
【図３】この発明による中空剛性ボードの一例を示す切
欠斜視図である。
欠斜視図である。
【図４】図３に示される中空剛性ボードの縦断面図であ
る。
る。
【図５】この発明による超塑性成形用多層クラッド板の
他の例、特に圧着補助層を用いた場合の一例を示す縦断
面図である。
他の例、特に圧着補助層を用いた場合の一例を示す縦断
面図である。
【図６】この発明による超塑性成形用多層クラッド板の
さらに他の例、特に圧着補助層を用いた場合の一例を示
す縦断面図である。
さらに他の例、特に圧着補助層を用いた場合の一例を示
す縦断面図である。
【図７】この発明による中空剛性ボードの他の例、特に
厚み傾斜ボードの一例を示す縦断面図である。
厚み傾斜ボードの一例を示す縦断面図である。
【図８】この発明による中空剛性ボードのさらに他の
例、特に曲面ボードの一例を示す縦断面図である。
例、特に曲面ボードの一例を示す縦断面図である。
【図９】実施例１における多層クラッド板の圧着防止剤
パターンを示す平面的な略解図である。
パターンを示す平面的な略解図である。
【図１０】実施例１における多層クラッド板の圧着防止
剤パターンを示す略解的な縦断面図である。
剤パターンを示す略解的な縦断面図である。
１ コア金属板
２Ａ，２Ｂ ライナー金属板
３ 圧着防止剤
３Ａ，３Ｂ 帯状部分
６Ａ，６Ｂ 圧着補助層
１０Ａ，１０Ｂ 支持面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｂ２３Ｋ 20/24 Ｂ２３Ｋ 20/24
Ｂ３２Ｂ 15/01 Ｂ３２Ｂ 15/01 Ｆ
// Ｂ２３Ｋ 101:02 Ｂ２３Ｋ 101:02
103:10 103:10
(72)発明者 田形 勉
東京都中央区日本橋室町４丁目３番18号
スカイアルミニウム株式会社内
(72)発明者 横田 耕太郎
東京都中央区日本橋室町４丁目３番18号
スカイアルミニウム株式会社内
(72)発明者 大田 信之
大阪府堺市海山町６丁224番地 昭和ア
ルミニウム株式会社内
(56)参考文献 特開 平５−212562（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−226467（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−192726（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 20/04 - 20/233
B21D 47/00
Claims (10)
- 【請求項１】 コア金属板の両面に平坦なライナー金属
板が配置され、かつコア金属板とその両面側のライナー
金属板との間の予め定めた位置に所定のパターンで圧着
防止剤を介在させた状態でコア金属板とその両面側のラ
イナー金属板とが熱間圧延により圧着されてなり、平坦
な中空剛性ボードを製造するための素材として用いられ
る超塑性成形用多層クラッド板において、 前記コア金属板として、Ｍｇ２．０〜６．０（重量％、
以下同じ）を含有し、かつＭｎ０．０５〜１．５％、Ｃ
ｒ０．０５〜０．３％、Ｖ０．０５〜０．３％、Ｚｒ
０．０５〜０．３％のうちの１種または２種以上を含有
し、さらに不純物としてのＦｅが０．４％未満に、Ｓｉ
が０．３％未満にそれぞれ規制され、残部がＡｌおよび
不可避的不純物よりなり、しかも結晶粒サイズが６０μ
ｍ以下の非熱処理型超塑性成形用材料が用いられてお
り、かつ前記ライナー金属板として、Ｍｇ量が０．５％
以下のアルミニウム合金が用いられていることを特徴と
する、超塑性成形用多層クラッド板。 - 【請求項２】 コア金属板の両面平坦なライナー金属板
が配置され、かつコア金属板とその両面側のライナー金
属板との間の予め定めた位置に所定のパターンで圧着防
止剤を介在させた状態でコア金属板とその両面側のライ
ナー金属板とが熱間圧延により圧着されてなり、平坦な
中空剛性ボードを製造するための素材として用いられる
超塑性成形用多層クラッド板において、 前記コア金属板およびライナー金属板として、Ｍｇ２．
０〜６．０を含有し、かつＭｎ０．０５〜１．５％、Ｃ
ｒ０．０５〜０．３％、Ｖ０．０５〜０．３％、Ｚｒ
０．０５〜０．３％のうちの１種または２種以上を含有
し、さらに不純物としてのＦｅが０．４％未満に、Ｓｉ
が０．３％未満にそれぞれ規制され、残部がＡｌおよび
不可避的不純物よりなり、しかも結晶粒サイズが６０μ
ｍ以下の非熱処理型超塑性成形用材料が用いられてお
り、かつコア金属板とライナー金属板との内、少なくと
も一方の金属板における他方の金属板に接する側の面に
Ｍｇ量が０．５％以下のアルミニウム合金からなる圧着
補助層が形成されており、これによってコア金属板とラ
イナー金属板との間にＭｇ量が０．５％以下の前記圧着
補助層が介在されている超塑性成形用多層クラッド板。 - 【請求項３】 請求項１もしくは請求項２に記載の超塑
性成形用多層クラッド板において、前記圧着防止剤が、
複数条の帯状部分を間隔を置いて平行に形成したストラ
イプ模様状のパターンに形成されており、かつコア金属
板の一方の面の側の圧着防止剤の各帯状部分の中央位置
が他方の面の側の圧着防止剤の各帯状部分相互間のスペ
ースの位置に対応するように、コア金属板の各面の圧着
防止剤のストライプ模様状パターンが定められている超
塑性成形用多層クラッド板。 - 【請求項４】 Ｍｇ２．０〜６．０を含有し、かつＭｎ
０．０５〜１．５％、Ｃｒ０．０５〜０．３％、Ｖ０．
０５〜０．３％、Ｚｒ０．０５〜０．３％のうちの１種
または２種以上を含有し、さらに不純物としてのＦｅが
０．４％未満に、Ｓｉが０．３％未満にそれぞれ規制さ
れ、残部がＡｌおよび不可避的不純物よりなる合金を鋳
造するにあたって、前記各成分元素のほかさらにＡｌ−
Ｔｉ合金もしくはＡｌ−Ｔｉ−Ｂ合金をＴｉ量にして
０．１５％以下添加した後もしくは添加しながら鋳造
し、さらに圧延して１〜２５ｍｍの素板を得、さらにそ
の素板の１枚をコア金属板とするとともに、その素板の
２枚をライナー金属板とするかまたは別のアルミニウム
合金板からなる２枚のライナー金属板を用意し、前記コ
ア金属板とライナー金属板との間の予め定めた位置に所
定のパターンで圧着防止剤を介在させた状態でコア金属
板の両面側にライナー金属板を重ね合せ、その重ね合せ
板を加熱して３００〜５５０℃の温度域で３０％以上の
圧延率で熱間圧延し、さらに２０％以上の圧延率で冷間
圧延することを特徴とする超塑性成形用多層クラッド板
の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１もしくは請求項２に記載の超塑
性成形用多層クラッド板を用いた中空剛性ボードにおい
て、 前記圧着防止剤の介在により形成された非圧着部が膨張
されてその部分が中空部とされていることを特徴とする
中空剛性ボード。 - 【請求項６】 請求項５に記載の中空剛性ボードにおい
て、コア金属板の一方の面の側の非圧着部の膨張による
中空部とコア金属板の他方の面の側の非圧着部の膨張に
よる中空部とが、ボードの厚み方向に対し直交する方向
に交互に位置して、コア金属板が２枚のライナー金属板
の間でトラス状のリブを形成していることを特徴とする
中空剛性ボード。 - 【請求項７】 請求項６に記載の中空剛性ボードにおい
て、その厚みがボードの一辺部から反対側の一辺部へ向
けて減少もしくは増大するように作られていることを特
徴とする中空剛性ボード。 - 【請求項８】 請求項６に記載の中空剛性ボードにおい
て、ボードの両面のうち、少なくとも一方の面が全体と
して曲面をなすように作られていることを特徴とする中
空剛性ボード。 - 【請求項９】 請求項１もしくは請求項２に記載の超塑
性成形用多層クラッド板を用いて中空剛性ボードを製造
するにあたり、 前記圧着防止剤の介在により形成されている非圧着部の
空隙に、３００〜５５０℃の範囲内の温度において流体
圧を導入することによって、超塑性成形用材料の超塑性
変形により非圧着部を膨張させ、中空部を有する剛性ボ
ードを得ることを特徴とする中空剛性ボードの製造方
法。 - 【請求項１０】 請求項１もしくは請求項２に記載の超
塑性成形用多層クラッド板を用いて中空剛性ボードを製
造するにあたり、 前記超塑性成形用多層クラッド板を、間隙を隔てて対向
する一対の支持面間に配置し、前記圧着防止剤の介在に
より形成されている非圧着部に、３００〜５５０℃の範
囲内の温度において流体圧を導入することによって、コ
ア金属板の超塑性変形により非圧着部を膨張させ、中空
部を有する剛性ボードを得ることを特徴とする中空剛性
ボードの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33176294A JP3381748B2 (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 超塑性成形用多層クラッド板とその製造方法、およびそれを用いた中空剛性ボードとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33176294A JP3381748B2 (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 超塑性成形用多層クラッド板とその製造方法、およびそれを用いた中空剛性ボードとその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08164488A JPH08164488A (ja) | 1996-06-25 |
| JP3381748B2 true JP3381748B2 (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=18247340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33176294A Expired - Fee Related JP3381748B2 (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 超塑性成形用多層クラッド板とその製造方法、およびそれを用いた中空剛性ボードとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3381748B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009515702A (ja) * | 2005-11-10 | 2009-04-16 | ザ・ボーイング・カンパニー | チタニウム組立品の超塑性成形方法及びそれによって製造された航空機の構造 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008020276B4 (de) * | 2008-04-22 | 2019-07-25 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Verfahren zum Herstellen eines haspelbaren Verbundwerkstoffs sowie dessen Verwendung |
| WO2017146284A1 (ko) * | 2016-02-25 | 2017-08-31 | 기술융합협동조합 | 보강재 및 복합재를 활용한 3d 프린팅 구조물 제조 방법 |
| EP3281718A1 (en) * | 2016-08-10 | 2018-02-14 | Rolls-Royce plc | Superplastic forming |
| CN112719081B (zh) * | 2020-12-25 | 2022-11-08 | 南阳师范学院 | 一种电流辅助spf/db一体化成形工艺 |
| CN113266098B (zh) * | 2021-04-24 | 2022-07-12 | 广东省构建工程建设有限公司 | 一种新型大跨度肋梁叠合板及施工方法 |
-
1994
- 1994-12-09 JP JP33176294A patent/JP3381748B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009515702A (ja) * | 2005-11-10 | 2009-04-16 | ザ・ボーイング・カンパニー | チタニウム組立品の超塑性成形方法及びそれによって製造された航空機の構造 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08164488A (ja) | 1996-06-25 |
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