JP3475236B2 - アルミニウム合金展伸材の製造方法 - Google Patents
アルミニウム合金展伸材の製造方法Info
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Description
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、アルミニ
ウム合金展伸材の製造方法に関するものである。さらに
詳しくは、この出願の発明は、微細分散させたアルミニ
ウム合金バルク材料に冷間加工と熱処理を施すことによ
り、サブミクロン系の微細粒母相組織を持つアルミニウ
ム合金展伸材を製造する方法に関するものである。
ウム合金展伸材の製造方法に関するものである。さらに
詳しくは、この出願の発明は、微細分散させたアルミニ
ウム合金バルク材料に冷間加工と熱処理を施すことによ
り、サブミクロン系の微細粒母相組織を持つアルミニウ
ム合金展伸材を製造する方法に関するものである。
【従来の技術とその課題】従来より、様々な高力アルミ
ニウム合金材料の結晶を微細化する方法が提案されてい
る。これらの方法としては、例えば、圧延板を４８０℃
で溶体化処理した後、４００℃で８時間の過時効水焼き
入れにより約０．７５μｍの化合物を析出させて、２０
０℃で温間圧延し、さらに冷却した後４８０℃で急熱
し、再結晶させて結晶粒径１２μｍ以上の微粒子を得る
方法（特公昭６１−６１６４）や、圧延板を溶体化処理
温度に加熱保持し、次いで炉冷した後、加工度６０％以
上の冷間圧延を施し、急熱再結晶処理を行い結晶粒径１
２μｍ以上の微粒子を得る方法（特公昭６１−５７３８
５）、析出硬化型合金の圧延板を４００〜４５０℃に加
熱保持し、次いで炉冷した後、−５０℃以下の温度で加
工度７０％以上の圧延を施し、４８０℃以上に急熱して
結晶粒径１０μｍ程度の再結晶粒組織を得る方法（特公
平２−１０４６４２）等が挙げられる。上記の従来発明
による方法においては、加工により形成される転位セル
を微細にするために、粒径が約０．７５μｍの析出粒子
を用いたり、または、極低温の条件下による実施がなさ
れていることが特徴である。しかしながら、上記の従来
発明による方法においては、最終的に加工組織に再結晶
処理を施すことから、４８０℃以上に加熱することが必
要であり、これが母相組織の成長および粗大化の原因と
なっていた。このことから、上記の従来発明による方法
においては、１０μｍ未満の粒径を持つ結晶組織を得る
ことは非常に困難である。一方で、スプレーディポジシ
ョン法（Ｏｓｐｒａｙ法）に代表される急冷凝固粉のバ
ルク化による第二相の微細分散が、実用化されている
（特公平１−１０８３３７、特公平１−１０８３３
８）。この方法は、高い濃度のＳｉまたはＦｅを含有す
るアルミニウム合金に対して、再結晶温度以上で押し出
し加工を施すことにより成形が行われ、数μｍの結晶粒
径を持つＳｉ結晶の微細分散が得られるものである。こ
の方法により、鋳造材より優れた力学特性を持つアルミ
ニウム合金展伸材を得ることが可能となったが、結晶粒
径を１μｍ以下に微細化することは困難である。さらに
は、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系およびＡｌ−Ｃ
ｕ系合金においては、ＥＣＡＰ法（Ｅｑｕａｌ Ｃｈａ
ｎｎｅｌ Ａｎｇｕｌａｒ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ法）によ
る結晶粒径が１μｍである微細結晶粒組織形成方法が提
案されている（特開平９−１３７２４４）。この方法に
おいては、冷間金型押し出し成形が繰り返し行われるこ
とを特徴とするが、試料の大きさが急冷凝固粉末押し出
し材と比較して非常に小さいことから、工業的な実用化
は難しいと考えられる。また、この方法においては、第
二相が硬質かつ粗大である場合においては、冷間押し出
し成形の加工中に亀裂が生じ、生成される材料の品質に
悪影響を与えることが問題となっている。このような状
況において、この出願の発明者らは、アルミニウム母相
と変形するのが困難である硬質な第二相（Ａｌ−Ｓｉ−
Ｆｅ金属間化合物、Ｓｉ結晶）を含有する複相合金バル
ク材料に対して、軽圧下において多パス冷間加工を施す
ことにより第二相に微小クラックを与えつつ破砕するこ
とを、回復熱処理と組み合わせて、繰り返し実施し、そ
の結果、微細化された第二相がアルミニウム母相中に均
一かつ高密度に分散する方法について提案した（特開平
１０−１７５７、特願平１０−５１１１１）。また、第
二相を粉砕するにあたり、極低温下における加工の有効
性に関しても提案をした（特願平１０−４８３８２）。
この出願の発明者らによる方法により硬質な第二相を微
細分散させた組織を有するアルミニウム合金は、９０％
以上の冷間加工率を示すとともに、強度と延性のバラン
スにも優れている。この出願の発明者らは、これらの方
法の冷間加工により、アルミニウム母相において、１μ
ｍ以下の動的回復組織が得られていることを実証してい
る。すなわち、硬質な第二相の粒子近傍には、加工中に
おいて歪み勾配が形成され、回復再結晶が優先して生じ
る。したがって、硬質な第二相を微細に分散すれば、回
復再結晶が生じるサイトを均一かつ高密度に与えること
が可能となる。しかしながら、この出願の発明者らによ
る方法によっても、最終的に熱処理を施すことから、結
晶粒径が１μｍ以下の母相結晶粒組織を得ることは容易
ではなかった。そこで、この出願の発明は、以上の通り
の事情に鑑みてなされたものであり、変形が困難である
硬質な第二相を持つアルミニウム合金バルク材料結晶粒
径より、１μｍ以下の母相結晶粒組織を持つ微細粒アル
ミニウム合金展伸材を製造する方法を提供することを課
題としている。
ニウム合金材料の結晶を微細化する方法が提案されてい
る。これらの方法としては、例えば、圧延板を４８０℃
で溶体化処理した後、４００℃で８時間の過時効水焼き
入れにより約０．７５μｍの化合物を析出させて、２０
０℃で温間圧延し、さらに冷却した後４８０℃で急熱
し、再結晶させて結晶粒径１２μｍ以上の微粒子を得る
方法（特公昭６１−６１６４）や、圧延板を溶体化処理
温度に加熱保持し、次いで炉冷した後、加工度６０％以
上の冷間圧延を施し、急熱再結晶処理を行い結晶粒径１
２μｍ以上の微粒子を得る方法（特公昭６１−５７３８
５）、析出硬化型合金の圧延板を４００〜４５０℃に加
熱保持し、次いで炉冷した後、−５０℃以下の温度で加
工度７０％以上の圧延を施し、４８０℃以上に急熱して
結晶粒径１０μｍ程度の再結晶粒組織を得る方法（特公
平２−１０４６４２）等が挙げられる。上記の従来発明
による方法においては、加工により形成される転位セル
を微細にするために、粒径が約０．７５μｍの析出粒子
を用いたり、または、極低温の条件下による実施がなさ
れていることが特徴である。しかしながら、上記の従来
発明による方法においては、最終的に加工組織に再結晶
処理を施すことから、４８０℃以上に加熱することが必
要であり、これが母相組織の成長および粗大化の原因と
なっていた。このことから、上記の従来発明による方法
においては、１０μｍ未満の粒径を持つ結晶組織を得る
ことは非常に困難である。一方で、スプレーディポジシ
ョン法（Ｏｓｐｒａｙ法）に代表される急冷凝固粉のバ
ルク化による第二相の微細分散が、実用化されている
（特公平１−１０８３３７、特公平１−１０８３３
８）。この方法は、高い濃度のＳｉまたはＦｅを含有す
るアルミニウム合金に対して、再結晶温度以上で押し出
し加工を施すことにより成形が行われ、数μｍの結晶粒
径を持つＳｉ結晶の微細分散が得られるものである。こ
の方法により、鋳造材より優れた力学特性を持つアルミ
ニウム合金展伸材を得ることが可能となったが、結晶粒
径を１μｍ以下に微細化することは困難である。さらに
は、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系およびＡｌ−Ｃ
ｕ系合金においては、ＥＣＡＰ法（Ｅｑｕａｌ Ｃｈａ
ｎｎｅｌ Ａｎｇｕｌａｒ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ法）によ
る結晶粒径が１μｍである微細結晶粒組織形成方法が提
案されている（特開平９−１３７２４４）。この方法に
おいては、冷間金型押し出し成形が繰り返し行われるこ
とを特徴とするが、試料の大きさが急冷凝固粉末押し出
し材と比較して非常に小さいことから、工業的な実用化
は難しいと考えられる。また、この方法においては、第
二相が硬質かつ粗大である場合においては、冷間押し出
し成形の加工中に亀裂が生じ、生成される材料の品質に
悪影響を与えることが問題となっている。このような状
況において、この出願の発明者らは、アルミニウム母相
と変形するのが困難である硬質な第二相（Ａｌ−Ｓｉ−
Ｆｅ金属間化合物、Ｓｉ結晶）を含有する複相合金バル
ク材料に対して、軽圧下において多パス冷間加工を施す
ことにより第二相に微小クラックを与えつつ破砕するこ
とを、回復熱処理と組み合わせて、繰り返し実施し、そ
の結果、微細化された第二相がアルミニウム母相中に均
一かつ高密度に分散する方法について提案した（特開平
１０−１７５７、特願平１０−５１１１１）。また、第
二相を粉砕するにあたり、極低温下における加工の有効
性に関しても提案をした（特願平１０−４８３８２）。
この出願の発明者らによる方法により硬質な第二相を微
細分散させた組織を有するアルミニウム合金は、９０％
以上の冷間加工率を示すとともに、強度と延性のバラン
スにも優れている。この出願の発明者らは、これらの方
法の冷間加工により、アルミニウム母相において、１μ
ｍ以下の動的回復組織が得られていることを実証してい
る。すなわち、硬質な第二相の粒子近傍には、加工中に
おいて歪み勾配が形成され、回復再結晶が優先して生じ
る。したがって、硬質な第二相を微細に分散すれば、回
復再結晶が生じるサイトを均一かつ高密度に与えること
が可能となる。しかしながら、この出願の発明者らによ
る方法によっても、最終的に熱処理を施すことから、結
晶粒径が１μｍ以下の母相結晶粒組織を得ることは容易
ではなかった。そこで、この出願の発明は、以上の通り
の事情に鑑みてなされたものであり、変形が困難である
硬質な第二相を持つアルミニウム合金バルク材料結晶粒
径より、１μｍ以下の母相結晶粒組織を持つ微細粒アル
ミニウム合金展伸材を製造する方法を提供することを課
題としている。
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、第１には、微細な第二相
を構成する粒子がアルミニウム母相中に分散しているア
ルミニウム合金材料に対して、極低温下の温度で減面率
６０％以上の冷間加工を施し、次いで、１００〜１８０
℃に加熱保持する時効熱処理を施すことにより、結晶粒
径が１μｍ以下の母相組織を有することを特徴とするア
ルミニウム合金展伸材の製造方法を提供する。また第２
には、上記方法において、アルミニウム合金材料の第二
相を構成する粒子が、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ａｌ−Ｆｅ系金属
間化合物、または、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物で
あることを特徴とする製造方法を提供し、また、この出
願の発明は、第３には、上記方法において、アルミニウ
ム合金材料が、主要添加元素としてＳｉおよびＦｅを含
有することを特徴とする上記いずれかのアルミニウム合
金展伸材の製造方法を提供し、第４には、アルミニウム
合金材料が、ＳｉおよびＦｅの少なくともいずれかの元
素を含有するとともに、ＣｕおよびＭｇの少なくともい
ずれかを含有することを特徴とするアルミニウム合金展
伸材の製造方法を、第５には、置換型固溶元素としての
Ｆｅ、ＣｕおよびＭｇの一種以上からなる総量が０．５
ｍａｓｓ％以上であるアルミニウム合金展伸材の製造方
法を、第６には、Ｓｉ含有量が０．０１〜２５ｍａｓｓ
％、Ｆｅ含有量が０．１〜８ｍａｓｓ％、Ｃｕ含有量が
０．０１〜４．５ｍａｓｓ％である上記いずれかのアル
ミニウム合金展伸材の製造方法を提供する。また、第７
には、アルミニウム合金材料に対して、あらかじめ軽圧
下における多パス冷間加工と回復熱処理とを組み合わ
せ、繰り返し実施することにより、第二相を構成する粒
子を微細に破砕し、アルミニウム母相中に均一かつ高密
度に分散せしめることを特徴とする製造方法を提供す
る。そして、この出願の発明は、第８には、上記のアル
ミニウム合金展伸材の製造方法において、あらかじめ１
〜１２ｍａｓｓ％のＳｉ、０．１〜２ｍａｓｓ％のＦｅ
の両方またはどちらか一方を含有する析出硬化型アルミ
ニウム合金に熱間加工および溶体加熱処理を施し、次い
で極低温下の温度での冷間加工、さらには１００〜１８
０℃に加熱保持する時効熱処理することを特徴とするア
ルミニウム合金展伸材の製造方法を提供する。
の課題を解決するものとして、第１には、微細な第二相
を構成する粒子がアルミニウム母相中に分散しているア
ルミニウム合金材料に対して、極低温下の温度で減面率
６０％以上の冷間加工を施し、次いで、１００〜１８０
℃に加熱保持する時効熱処理を施すことにより、結晶粒
径が１μｍ以下の母相組織を有することを特徴とするア
ルミニウム合金展伸材の製造方法を提供する。また第２
には、上記方法において、アルミニウム合金材料の第二
相を構成する粒子が、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ａｌ−Ｆｅ系金属
間化合物、または、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物で
あることを特徴とする製造方法を提供し、また、この出
願の発明は、第３には、上記方法において、アルミニウ
ム合金材料が、主要添加元素としてＳｉおよびＦｅを含
有することを特徴とする上記いずれかのアルミニウム合
金展伸材の製造方法を提供し、第４には、アルミニウム
合金材料が、ＳｉおよびＦｅの少なくともいずれかの元
素を含有するとともに、ＣｕおよびＭｇの少なくともい
ずれかを含有することを特徴とするアルミニウム合金展
伸材の製造方法を、第５には、置換型固溶元素としての
Ｆｅ、ＣｕおよびＭｇの一種以上からなる総量が０．５
ｍａｓｓ％以上であるアルミニウム合金展伸材の製造方
法を、第６には、Ｓｉ含有量が０．０１〜２５ｍａｓｓ
％、Ｆｅ含有量が０．１〜８ｍａｓｓ％、Ｃｕ含有量が
０．０１〜４．５ｍａｓｓ％である上記いずれかのアル
ミニウム合金展伸材の製造方法を提供する。また、第７
には、アルミニウム合金材料に対して、あらかじめ軽圧
下における多パス冷間加工と回復熱処理とを組み合わ
せ、繰り返し実施することにより、第二相を構成する粒
子を微細に破砕し、アルミニウム母相中に均一かつ高密
度に分散せしめることを特徴とする製造方法を提供す
る。そして、この出願の発明は、第８には、上記のアル
ミニウム合金展伸材の製造方法において、あらかじめ１
〜１２ｍａｓｓ％のＳｉ、０．１〜２ｍａｓｓ％のＦｅ
の両方またはどちらか一方を含有する析出硬化型アルミ
ニウム合金に熱間加工および溶体加熱処理を施し、次い
で極低温下の温度での冷間加工、さらには１００〜１８
０℃に加熱保持する時効熱処理することを特徴とするア
ルミニウム合金展伸材の製造方法を提供する。
【発明の実施の形態】この出願の発明は上記のとおりの
特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。この出願の発明であるアルミニウム合金展
伸材製造方法は、微細な第二相を構成する粒子が分散す
るアルミニウム合金材料に対して、極低温下の温度で減
面率６０％以上の冷間加工を施し、さらに１００〜１８
０℃に加熱保持する時効熱処理を施す。極低温下の温度
での減面率６０％以上の冷間加工で、動的回復、さらに
は連続再結晶により結晶粒径が１μｍ以下の母相組織と
する。そして、冷間加工後のさらなる時効熱処理によっ
て析出回復、再結晶を促し、結晶粒径が１μｍ以下の結
晶粒径を持つ母相組織を持つアルミニウム合金展伸材の
製造を実現する。アルミニウム合金材料における第二相
は、例えば、Ｓｉ結晶、ＳｉＣ、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化
合物、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物等の変形が困難
である硬質粒子で構成される。アルミニウム合金材料に
おける第二相（３）特開２００１−１３１７２１の粒子
は微細であり、アルミニウム母相中に高密度に分散され
ている。この出願の発明であるアルミニウム合金展伸材
製造方法において、アルミニウム合金材料は、主要添加
元素としてはＳｉおよびＦｅを含有していることが望ま
しい。また、ＣｕおよびＭｇの少なくともいずれかを含
有していてもよい。Ｆｅ、ＣｕおよびＭｇは置換固溶型
元素としての性格を持つものであるが、これらが１種以
上添加されている場合には、この発明の方法によって結
晶粒径が１μｍ以下の母相組織をもつものとするために
は、これら元素の総量は０．５ｍａｓｓ％以上であるこ
とが好ましい。さらには０．５〜１５ｍａｓｓ％である
ことが好ましい。同様に、Ｍｇ、Ｔｉ等の遷移金属元素
をさらに含有してもよい。各々の元素の添加量として
は、たとえば、 Ｓｉ：０．０１〜２５ｍａｓｓ％、より好ましくは４〜
２０ｍａｓｓ％ Ｆｅ：０．１〜８ｍａｓｓ％ Ｃｕ：０．０１〜４．５ｍａｓｓ％ の範囲が例示される。 また、アルミニウム合金材料は、１〜１２ｍａｓｓ％の
Ｓｉ、０．１〜２ｍａｓｓ％のＦｅの両方、またはどち
らか一方を含有する析出硬化型アルミニウム合金であっ
てもよく、この析出硬化型アルミニウム合金の場合に
は、あらかじめ熱間加工および溶体加熱処理を施し、次
いで、前記のとおりの冷間加工と１００〜１８０℃に加
熱保持する連続再結晶処理を施すことにより、１μｍ以
下の結晶粒径を持つ母相結晶粒組織を持つアルミニウム
合金展伸材が製造される。この出願の発明のアルミニウ
ム合金展伸材製造方法においては、冷間加工によって第
二相を構成する粒子の近傍に形成される歪み勾配を高効
率で蓄積するために、第二相を構成する粒子は微細であ
り、母相中に均一に分散されている必要がある。具体的
には、冷間加工処理中には、第二相を構成する粒子が、
０．７μｍ〜１．０μｍの結晶粒径を持つことが好まし
い。なお、第１の発明における冷間加工とは、極低温下
での加工を意味している。また、この出願の発明のアル
ミニウム合金展伸材製造方法においては、アルミニウム
合金材料に対して、あらかじめ軽圧下において多パス冷
間加工と回復熱処理とを組み合わせて繰り返して実施
し、第二相を構成する粒子を上記の好ましい結晶粒径に
破砕し、母相中に微細に分散せしめることも可能であ
る。この出願の発明は、以上の特徴を持つものである
が、以下に実施例を示し、さらに具体的に説明する。
特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態につい
て説明する。この出願の発明であるアルミニウム合金展
伸材製造方法は、微細な第二相を構成する粒子が分散す
るアルミニウム合金材料に対して、極低温下の温度で減
面率６０％以上の冷間加工を施し、さらに１００〜１８
０℃に加熱保持する時効熱処理を施す。極低温下の温度
での減面率６０％以上の冷間加工で、動的回復、さらに
は連続再結晶により結晶粒径が１μｍ以下の母相組織と
する。そして、冷間加工後のさらなる時効熱処理によっ
て析出回復、再結晶を促し、結晶粒径が１μｍ以下の結
晶粒径を持つ母相組織を持つアルミニウム合金展伸材の
製造を実現する。アルミニウム合金材料における第二相
は、例えば、Ｓｉ結晶、ＳｉＣ、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化
合物、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物等の変形が困難
である硬質粒子で構成される。アルミニウム合金材料に
おける第二相（３）特開２００１−１３１７２１の粒子
は微細であり、アルミニウム母相中に高密度に分散され
ている。この出願の発明であるアルミニウム合金展伸材
製造方法において、アルミニウム合金材料は、主要添加
元素としてはＳｉおよびＦｅを含有していることが望ま
しい。また、ＣｕおよびＭｇの少なくともいずれかを含
有していてもよい。Ｆｅ、ＣｕおよびＭｇは置換固溶型
元素としての性格を持つものであるが、これらが１種以
上添加されている場合には、この発明の方法によって結
晶粒径が１μｍ以下の母相組織をもつものとするために
は、これら元素の総量は０．５ｍａｓｓ％以上であるこ
とが好ましい。さらには０．５〜１５ｍａｓｓ％である
ことが好ましい。同様に、Ｍｇ、Ｔｉ等の遷移金属元素
をさらに含有してもよい。各々の元素の添加量として
は、たとえば、 Ｓｉ：０．０１〜２５ｍａｓｓ％、より好ましくは４〜
２０ｍａｓｓ％ Ｆｅ：０．１〜８ｍａｓｓ％ Ｃｕ：０．０１〜４．５ｍａｓｓ％ の範囲が例示される。 また、アルミニウム合金材料は、１〜１２ｍａｓｓ％の
Ｓｉ、０．１〜２ｍａｓｓ％のＦｅの両方、またはどち
らか一方を含有する析出硬化型アルミニウム合金であっ
てもよく、この析出硬化型アルミニウム合金の場合に
は、あらかじめ熱間加工および溶体加熱処理を施し、次
いで、前記のとおりの冷間加工と１００〜１８０℃に加
熱保持する連続再結晶処理を施すことにより、１μｍ以
下の結晶粒径を持つ母相結晶粒組織を持つアルミニウム
合金展伸材が製造される。この出願の発明のアルミニウ
ム合金展伸材製造方法においては、冷間加工によって第
二相を構成する粒子の近傍に形成される歪み勾配を高効
率で蓄積するために、第二相を構成する粒子は微細であ
り、母相中に均一に分散されている必要がある。具体的
には、冷間加工処理中には、第二相を構成する粒子が、
０．７μｍ〜１．０μｍの結晶粒径を持つことが好まし
い。なお、第１の発明における冷間加工とは、極低温下
での加工を意味している。また、この出願の発明のアル
ミニウム合金展伸材製造方法においては、アルミニウム
合金材料に対して、あらかじめ軽圧下において多パス冷
間加工と回復熱処理とを組み合わせて繰り返して実施
し、第二相を構成する粒子を上記の好ましい結晶粒径に
破砕し、母相中に微細に分散せしめることも可能であ
る。この出願の発明は、以上の特徴を持つものである
が、以下に実施例を示し、さらに具体的に説明する。
【実施例】試料としてのアルミニウム合金材料を、φ３
０×２００ｍｍのインゴットケースにて鋳造した。冷間
多パス加工と回復熱処理とを繰り返し実施することによ
り、微細複相組織を持たせ、第二相を構成する粒子を、
微細かつ球状に破砕し、母相中に均一に分布するよう分
散させた。これらの試料は、加工率９０％以上の冷間強
加工を施すことが可能となった。試料としてのアルミニ
ウム合金材料の化学組成は表１に試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．
４に示したとおりのものとした。 ＜Ａ＞ まず、これらのＮｏ．１〜Ｎｏ．４の各試料に
対して、加工率６０〜９９％の冷間スエージ、または、
圧延加工を施した。Ｎｏ．１およびＮｏ．２の試料に関
しては、動的回復が進行し、連続再結晶粒が母相のほぼ
全域に渡って観察された。また、Ｎｏ．３およびＮｏ．
４の試料に関しては、母相は動的回復状態にあり、連続
再結晶粒は見られなかった。図１には、Ｎｏ．２の試料
を−１９６℃に冷却後、９０％冷間スエージを施すこと
によって得られた試料のＴＥＭ組織を示す。図１（ａ）
より、母相において、ほぼ全域に渡り、加工軟化による
動的回復、あるいは、連続再結晶が進んでいることがわ
かる。図１（ｂ）に、母相領域の高倍率写真を示す。結
晶粒径は約２００〜５００ｎｍであった。図２には、Ｎ
ｏ．３の試料を−１９６℃に冷却後、９０％冷間スエー
ジを施すことによって得られた試料のＴＥＭ組織を示
す。転位密度の高い領域が観察され、Ｎｏ．２の試料で
は可能であった結晶粒界の明瞭な区別は難しい。しか
し、視野領域の制限視野電子線回折から、各サブグレイ
ンは比較的大きな傾角を有していると判断される。 ＜Ｂ＞ 次いで、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４の各試料に対し、
前記冷間加工後に、さらに１００〜１８０°Ｃの温度範
囲での時効熱処理を施した。図３には、Ｎｏ．２の試料
を−１９６℃に冷却後、９０％冷間スエージを施し、さ
らに１５０℃で２４時間熱処理することによって得られ
た試料のＴＥＭ組織を示す。母相組織は、粒子径５００
〜８００ｎｍの連続再結晶粒と結晶粒径２００〜５００
ｎｍの動的回復粒による混粒状態であり、連続再結晶粒
には転位がほとんど観察されず、一方、粒径２００〜５
００ｎｍの結晶粒には転位が観察される。視野領域の制
限視野電子線回折からは、各結晶粒は１５度以上の大角
粒界を含むランダムな方位を有していた。図４には、Ｎ
ｏ．３の試料を−１９６℃に冷却後、９０％冷間スエー
ジを施し、さらに１５０℃で２４時間熱処理することに
よって得られた試料のＴＥＭ組織を示す。図４より、結
晶粒径が約５００ｎｍの母相組織とθ′相の析出が得ら
れた。 以上＜Ａ＞＜Ｂ＞の結果をまとめて表１に示した。
０×２００ｍｍのインゴットケースにて鋳造した。冷間
多パス加工と回復熱処理とを繰り返し実施することによ
り、微細複相組織を持たせ、第二相を構成する粒子を、
微細かつ球状に破砕し、母相中に均一に分布するよう分
散させた。これらの試料は、加工率９０％以上の冷間強
加工を施すことが可能となった。試料としてのアルミニ
ウム合金材料の化学組成は表１に試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．
４に示したとおりのものとした。 ＜Ａ＞ まず、これらのＮｏ．１〜Ｎｏ．４の各試料に
対して、加工率６０〜９９％の冷間スエージ、または、
圧延加工を施した。Ｎｏ．１およびＮｏ．２の試料に関
しては、動的回復が進行し、連続再結晶粒が母相のほぼ
全域に渡って観察された。また、Ｎｏ．３およびＮｏ．
４の試料に関しては、母相は動的回復状態にあり、連続
再結晶粒は見られなかった。図１には、Ｎｏ．２の試料
を−１９６℃に冷却後、９０％冷間スエージを施すこと
によって得られた試料のＴＥＭ組織を示す。図１（ａ）
より、母相において、ほぼ全域に渡り、加工軟化による
動的回復、あるいは、連続再結晶が進んでいることがわ
かる。図１（ｂ）に、母相領域の高倍率写真を示す。結
晶粒径は約２００〜５００ｎｍであった。図２には、Ｎ
ｏ．３の試料を−１９６℃に冷却後、９０％冷間スエー
ジを施すことによって得られた試料のＴＥＭ組織を示
す。転位密度の高い領域が観察され、Ｎｏ．２の試料で
は可能であった結晶粒界の明瞭な区別は難しい。しか
し、視野領域の制限視野電子線回折から、各サブグレイ
ンは比較的大きな傾角を有していると判断される。 ＜Ｂ＞ 次いで、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４の各試料に対し、
前記冷間加工後に、さらに１００〜１８０°Ｃの温度範
囲での時効熱処理を施した。図３には、Ｎｏ．２の試料
を−１９６℃に冷却後、９０％冷間スエージを施し、さ
らに１５０℃で２４時間熱処理することによって得られ
た試料のＴＥＭ組織を示す。母相組織は、粒子径５００
〜８００ｎｍの連続再結晶粒と結晶粒径２００〜５００
ｎｍの動的回復粒による混粒状態であり、連続再結晶粒
には転位がほとんど観察されず、一方、粒径２００〜５
００ｎｍの結晶粒には転位が観察される。視野領域の制
限視野電子線回折からは、各結晶粒は１５度以上の大角
粒界を含むランダムな方位を有していた。図４には、Ｎ
ｏ．３の試料を−１９６℃に冷却後、９０％冷間スエー
ジを施し、さらに１５０℃で２４時間熱処理することに
よって得られた試料のＴＥＭ組織を示す。図４より、結
晶粒径が約５００ｎｍの母相組織とθ′相の析出が得ら
れた。 以上＜Ａ＞＜Ｂ＞の結果をまとめて表１に示した。
【表１】
【発明の効果】この出願の発明であるアルミニウム合金
展伸材製造方法によって、第二相を持つアルミニウム合
金バルク材料から、結晶粒径が１μｍ以下の母相組織を
持つアルミニウム合金展伸材を製造することが可能とな
る。この出願の発明によって製造されるアルミニウム合
金展伸材は、Ｓｉ晶やＦｅ系化合物等が微細（１０μｍ
径以下）分散することにより、応力集中源と腐食面積が
低下して疲労強度および耐食性に優れたものとなる。さ
らには、約１８０℃までの高温に対しても組織的に安定
であり、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ等の遷移金属元素を数％程度
含有することにより、内燃機関等の部品などのような加
熱環境下において用いられる製品の材料としても有用で
ある。さらに、この出願の発明であるアルミニウム合金
展伸材製造方法は、ＳｉおよびＦｅを含有する各種のア
ルミニウム合金用途に対応するものであり、通常の鋳造
材および二次地金に適用可能であることから、この出願
の発明によって製造されるアルミニウム合金展伸材は、
現行の製造ラインを用いた製造が可能である。Ｓｉおよ
びＦｅは、Ａｌ合金における主要添加元素であるが、多
量の混入は強度が脆弱にすることからリサイクルの際の
除去が求められていた。この出願の発明により、Ｓｉお
よびＦｅを含有するアルミニウム合金バルク材料から高
強度なアルミニウム合金展伸材の製造が可能となること
から、リサイクルの際の問題をも解決可能な手法とし
て、その実用化が期待される。
展伸材製造方法によって、第二相を持つアルミニウム合
金バルク材料から、結晶粒径が１μｍ以下の母相組織を
持つアルミニウム合金展伸材を製造することが可能とな
る。この出願の発明によって製造されるアルミニウム合
金展伸材は、Ｓｉ晶やＦｅ系化合物等が微細（１０μｍ
径以下）分散することにより、応力集中源と腐食面積が
低下して疲労強度および耐食性に優れたものとなる。さ
らには、約１８０℃までの高温に対しても組織的に安定
であり、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ等の遷移金属元素を数％程度
含有することにより、内燃機関等の部品などのような加
熱環境下において用いられる製品の材料としても有用で
ある。さらに、この出願の発明であるアルミニウム合金
展伸材製造方法は、ＳｉおよびＦｅを含有する各種のア
ルミニウム合金用途に対応するものであり、通常の鋳造
材および二次地金に適用可能であることから、この出願
の発明によって製造されるアルミニウム合金展伸材は、
現行の製造ラインを用いた製造が可能である。Ｓｉおよ
びＦｅは、Ａｌ合金における主要添加元素であるが、多
量の混入は強度が脆弱にすることからリサイクルの際の
除去が求められていた。この出願の発明により、Ｓｉお
よびＦｅを含有するアルミニウム合金バルク材料から高
強度なアルミニウム合金展伸材の製造が可能となること
から、リサイクルの際の問題をも解決可能な手法とし
て、その実用化が期待される。
【図１】実施例において、Ｎｏ．２の試料を−１９６℃
に冷却後、９０％冷間スエージを施すことによって得ら
れた試料のＴＥＭ組織を示す図である。
に冷却後、９０％冷間スエージを施すことによって得ら
れた試料のＴＥＭ組織を示す図である。
【図２】実施例において、Ｎｏ．３の試料を−１９６℃
に冷却後、９０％冷間スエージを施すことによって得ら
れた試料のＴＥＭ組織を示す図である。
に冷却後、９０％冷間スエージを施すことによって得ら
れた試料のＴＥＭ組織を示す図である。
【図３】実施例において、Ｎｏ．２の試料を−１９６℃
に冷却後、９０％冷間スエージを施し、さらに１５０℃
で２４時間熱処理することによって得られた試料のＴＥ
Ｍ組織を示す図である。
に冷却後、９０％冷間スエージを施し、さらに１５０℃
で２４時間熱処理することによって得られた試料のＴＥ
Ｍ組織を示す図である。
【図４】実施例において、Ｎｏ．３の試料を−１９６℃
に冷却後、９０％冷間スエージを施し、さらに１５０℃
で２４時間熱処理することによって得られた試料のＴＥ
Ｍ組織を示す図である。
に冷却後、９０％冷間スエージを施し、さらに１５０℃
で２４時間熱処理することによって得られた試料のＴＥ
Ｍ組織を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９０ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９０
６９１ ６９１Ｂ
６９４ ６９４Ａ
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C22F 1/04 - 1/057
C22C 21/00 - 21/18
Claims (8)
- 【請求項１】 微細な第二相を構成する粒子がアルミニ
ウム母相中に分散しているアルミニウム合金材料に対し
て、極低温下の温度で減面率６０％以上の冷間加工を施
し、次いで、１００〜１８０℃に加熱保持する時効熱処
理を施すことにより、結晶粒径が１μｍ以下の母相組織
を有することを特徴とするアルミニウム合金展伸材の製
造方法。 - 【請求項２】 アルミニウム合金材料の第二相を構成す
る粒子が、Ｓｉ、ＳｉＣ、Ａｌ−Ｆｅ系金属間化合物、
または、Ａｌ−Ｓｉ−Ｆｅ系金属間化合物であることを
特徴とする請求項１記載のアルミニウム合金展伸材の製
造方法。 - 【請求項３】 アルミニウム合金材料が、主要添加元素
としてＳｉおよびＦｅを含有することを特徴とする請求
項１または２のアルミニウム合金展伸材の製造方法。 - 【請求項４】 アルミニウム合金材料が、ＳｉおよびＦ
ｅの少なくともいずれかの元素を含有するとともに、Ｃ
ｕおよびＭｇの少なくともいずれかを含むことを特徴と
する請求項１または２のアルミニウム合金展伸材の製造
方法。 - 【請求項５】 置換型固溶元素としてのＦｅ、Ｃｕおよ
びＭｇの一種以上からなる総量が０．５ｍａｓｓ％以上
である請求項４のアルミニウム合金展伸材の製造方法。 - 【請求項６】 Ｓｉ含有量が０．０１〜２５ｍａｓｓ
％、Ｆｅ含有量が０．１〜８ｍａｓｓ％、Ｃｕ含有量が
０．０１〜４．５ｍａｓｓ％である請求項３ないし５の
いずれかのアルミニウム合金展伸材の製造方法。 - 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかの方法にお
いて、あらかじめアルミニウム合金材料に対して、軽圧
下における多パス冷間加工と回復熱処理とを繰り返し実
施することにより、第二相を構成する粒子を微細に破砕
し、アルミニウム母相中に均一かつ高密度に分散せしめ
ることを特徴とするアルミニウム合金展伸材の製造方
法。 - 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかの方法にお
いて、１〜１２ｍａｓｓ％のＳｉ、０．１〜２ｍａｓｓ
％のＦｅの両方またはどちらか一方を含有する析出硬化
型アルミニウム合金に熱間加工および溶体加熱処理を施
し、次いで極低温下の温度での冷間加工、さらには１０
０〜１８０℃に加熱保持する時効熱処理することを特徴
とするアルミニウム合金展伸材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34658499A JP3475236B2 (ja) | 1999-11-01 | 1999-11-01 | アルミニウム合金展伸材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34658499A JP3475236B2 (ja) | 1999-11-01 | 1999-11-01 | アルミニウム合金展伸材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001131721A JP2001131721A (ja) | 2001-05-15 |
| JP3475236B2 true JP3475236B2 (ja) | 2003-12-08 |
Family
ID=18384418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34658499A Expired - Lifetime JP3475236B2 (ja) | 1999-11-01 | 1999-11-01 | アルミニウム合金展伸材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3475236B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114672700A (zh) | 2016-07-13 | 2022-06-28 | 古河电气工业株式会社 | 铝合金材料及使用其的导电构件、电池用构件、紧固零件、弹簧用零件和结构用零件 |
| JP6410967B2 (ja) | 2016-07-13 | 2018-10-24 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム合金材並びにこれを用いた導電部材、電池用部材、締結部品、バネ用部品および構造用部品 |
| JP6479274B2 (ja) | 2017-02-23 | 2019-03-06 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム合金材並びにこれを用いた締結部品、構造用部品、バネ用部品、導電部材および電池用部材 |
| WO2018181505A1 (ja) | 2017-03-29 | 2018-10-04 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム合金材並びにこれを用いた導電部材、電池用部材、締結部品、バネ用部品および構造用部品 |
| CN111511940B (zh) | 2018-03-27 | 2022-05-06 | 古河电气工业株式会社 | 铝合金材料以及使用其的导电构件、电池用构件、紧固部件、弹簧用部件及结构用部件 |
| US11306373B2 (en) | 2018-03-27 | 2022-04-19 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Aluminum alloy material, and conductive member, battery member, fastening part, spring part, and structural part using aluminum alloy material |
| WO2020158683A1 (ja) | 2019-01-31 | 2020-08-06 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム合金材およびこれを用いた、導電部材、電池用部材、締結部品、バネ用部品、構造用部品、キャブタイヤケーブル |
| US20220127700A1 (en) | 2019-01-31 | 2022-04-28 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Aluminum alloy material, and conductive member, battery member, fastening component, spring component, structural component and cabtire cable each using same |
-
1999
- 1999-11-01 JP JP34658499A patent/JP3475236B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001131721A (ja) | 2001-05-15 |
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