JP3502939B2 - Al-Mg-Si aluminum alloy extruded shape with excellent impact energy absorption - Google Patents

Al-Mg-Si aluminum alloy extruded shape with excellent impact energy absorption

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JP3502939B2
JP3502939B2 JP2000183830A JP2000183830A JP3502939B2 JP 3502939 B2 JP3502939 B2 JP 3502939B2 JP 2000183830 A JP2000183830 A JP 2000183830A JP 2000183830 A JP2000183830 A JP 2000183830A JP 3502939 B2 JP3502939 B2 JP 3502939B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮の衝撃荷重を
受けたとき、その衝撃荷重を吸収する作用を持ち、例え
ば自動車や鉄道車両等の構造部材として好適な衝撃エネ
ルギー吸収性に優れるAl−Mg−Si系アルミニウム
合金押出形材に関する。 【0002】 【従来の技術】自動車のフレーム構造において、軽量化
のためアルミニウム合金中空押出材の適用が検討されて
いる。自動車のフレーム材は衝突時衝撃的な変形を受け
るが、この場合に脆性的に破断せず、その衝撃エネルギ
ーを吸収する必要がある。例えばサイドメンバやバンパ
ーステイなどでは、押出軸方向に圧縮の衝撃荷重を受け
たとき、形材全体がオイラー座屈(形材全体がくの字形
に曲がる座屈)を起こさず、かつ圧壊割れを発生するこ
となく蛇腹状に収縮変形して、安定した高いエネルギー
吸収を得ることが必要である。あるいは鉄道車両のフレ
ーム構造について一部にアルミニウム合金押出材が適用
されているが、衝突時にフレーム材が衝撃的な変形を受
けたとき、その衝撃エネルギーを吸収する必要があり、
同時に圧壊割れを起こして破片が飛散するようなことが
あってはならない。 【0003】また、アルミニウム合金押出材を自動車や
鉄道車両のフレーム等の構造部材に用いるためには、少
なくとも150N/mm以上、望ましくは200N/
mm 以上の耐力を有することが要求される。Al−M
g−Si系アルミニウム合金押出材においてこの強度を
出すため、一般にオンラインによるプレス焼入れ又はオ
フラインによる溶体化・焼入れ処理を行った後、時効処
理を施している。時効処理により押出材の強度が向上
し、同時に組織が安定化し、使用中に自然時効が進行し
て強度が変化するのを防止することができる。 【0004】これまで、衝撃吸収部材として利用できる
アルミニウム合金押出形材としては、高強度アルミニウ
ム合金の中では比較的耐食性に優れ、リサイクル性の面
でも他の系のアルミニウム合金より優れているAl−M
g−Si系アルミニウム合金押出形材が多く検討されて
いる(例えば特開平6−25783号公報、特開平7−
54090号公報、特開平7−118782号公報、特
開平9−256096号公報)。しかし、これまでのエ
ネルギー吸収性の評価は、通常、前記公報にも記載され
ているように、押出形材を所定長さに切断し、数10m
m/分の圧縮速度で軸方向に圧縮して座屈変形させ、そ
のときの荷重−変位線図からエネルギー吸収量を求め、
また目視により割れの有無を観察することで行われてい
る。従って、従来のAl−Mg−Si系アルミニウム合
金押出形材が優れたエネルギー吸収性を示したとして
も、それはあくまで準静的な圧縮条件下でのエネルギー
吸収性に過ぎない。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】一方、実際の衝突時の
変形は非常に大きな変形速度で生じる。そして、Al−
Mg−Si系アルミニウム合金押出材の場合も一般の材
料と同様に、高速で変形した場合、低速で変形した場合
と比較し強度が変化する。そのため、前記のように準静
的に圧縮変形させた場合に優れたエネルギー吸収性を示
すものでも、高速で圧縮変形させた場合、脆性的な圧壊
割れが発生し、エネルギー吸収性が変化してしまうこと
が多くある。また、脆性的な圧壊割れがひどくすすむと
破片が飛散する恐れも出てくる。実際、従来のAl−M
g−Si系アルミニウム合金押出形材では、焼入れ及び
時効処理を行って強度を上昇させた場合、圧縮の衝撃荷
重を受けたとき脆性的に破壊し、良好なエネルギー吸収
性を示さなかった。 【0006】本発明者らは上記問題点に鑑み、耐力≧1
50N/mmを有し、かつ衝突時に圧縮の衝撃荷重を
受けたとき優れたエネルギー吸収性を示し、特に自動車
や鉄道車両等の構造部材として好適なAl−Mg−Si
系アルミニウム合金押出形材を提供することを目的とす
る。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、圧縮の衝
撃荷重を受けたときのエネルギー吸収性に優れるAl−
Mg−Si系アルミニウム合金押出形材を開発すべく種
々実験研究を行う過程で、計装化シャルピー試験で得ら
れた負荷(荷重)−変位線図の形態が、圧縮の衝撃荷重
を受けたときのエネルギー吸収性と密接な関係があるこ
とを見いだし、それをもとに本発明を得ることができ
た。すなわち、本発明に係る衝撃エネルギー吸収性に優
れるAl−Mg−Si系アルミニウム合金押出形材は、
耐力が150N/mm以上、望ましくは200N/m
以上、かつ計装化シャルピー試験において、最大荷
重点までの吸収エネルギーに対して最大荷重点以降の吸
収エネルギーが60%以上であることを特徴とする。 【0008】 【発明の実施の形態】計装化シャルピー試験は、供試材
から押出方向に平行になるように採取したJIS3号試
験片(ただし、試験片の幅は押出材の厚さとする)を用
い、JISB7722及びJISB7755に準拠した
試験装置にて、JISZ2242に準拠して実施する。
図1はその試験装置を示すもので、ハンマー1の衝撃刃
に歪みゲージ2を取り付け、支持台3に試験片4を支持
し、この試験片4をハンマー1の衝撃で破断させ、その
ときの歪みゲージ2の信号をアンプ5、オシロスコープ
6及びパソコン7により計測し、図2に示すような負荷
(荷重)−変位線図を求め、図2において最大負荷点
(矢印参照)までの吸収エネルギー量(Aの面積)と、
最大負荷点以降の吸収エネルギー量(Bの面積)を比較
して、(Bの面積/Aの面積)×100(%)(以下、
エネルギー比という)を求める。なお、ハンマー1の力
のモーメントは49N・mとする。 【0009】Al−Mg−Si系アルミニウム合金押出
形材が圧縮の衝撃荷重を受けたとき、その変位−荷重線
図をみると、衝撃の初期に最大荷重を示した後、変位の
進行に伴って荷重が低下する。そのときの吸収エネルギ
ー量は、材料がどの程度粘るか、つまり最大荷重後、脆
性的に破壊せず荷重が高い状態をどの程度長く保つかに
よって大きく影響を受ける。この粘りの程度と計装化シ
ャルピー試験の結果には相関があり、エネルギー比が低
い場合は材料の粘りが少なく脆性的に破壊しやすい。一
方、エネルギー比が高い場合は材料がよく粘り脆性的に
破壊しにくエネルギー吸収量が増える。そしてエネルギ
ー比が60%以上の場合、Al−Mg−Si系アルミニ
ウム合金押出形材の耐力が150N/mm以上であっ
ても、押出軸方向に圧縮の衝撃荷重を受けたときに脆性
的に破壊せず、蛇腹状に変形し、優れたエネルギー吸収
性を示す。また、横方向(押出軸方向に垂直)に圧縮の
衝撃荷重を受けても脆性的に破壊せず、その衝撃を吸収
することができる。 【0010】前記Al−Mg−Si系アルミニウム合金
押出形材において、結晶組織を繊維状組織(ファイバー
組織)とすることが望ましい。ここで、ファイバー組織
とは押出材に見られる熱間加工組織で、押出方向に長く
のばされた結晶粒組織のことである。なお、材料が変形
するときの材料内の歪みは転位の動きによって導かれる
が、結晶粒界等の金属結晶の並びが不規則な部分は転位
による格子のずれが蓄積し歪みが集中することになる。
従って、材料内での転位の分布すなわち歪みの分布は、
結晶粒径が細かい方が材料全体の中で均一になりやす
い。そして、高速衝突時に割れの発生を抑制するために
は、変形歪みを材料内で均等にさせる必要がある。再結
晶を抑制し、ファイバー組織、すなわち粒界を細かな状
態に保持することによって変形歪みを材料内に均等に分
布させることができ、高強度とともに圧縮の衝撃荷重を
受けたときの耐圧壊割れ性を向上させ、エネルギー吸収
量を大きくすることができる。 【0011】前記Al−Mg−Si系アルミニウム合金
は、Mg、Siを主成分とする析出硬化型合金である。
好ましい組成として、Mg:0.2〜1.6%、Si:
0.2〜1.8%、望ましくはMg:0.3〜1.1
%、Si:0.5〜1.3%、必要に応じて、Cu:
0.05〜0.7%、Ti:0.005%〜0.2
%、Zr:0.05〜0.2%、Mn:0.05〜
0.5%、Cr:0.001〜0.2%のいずれか1種
又は2種以上、以上〜のいずれかを単独又は適宜組
み合わせて含み、残部Al及び不可避不純物からなる。
このうち、特に望ましい組成は、上記範囲のMg、S
i、Cu、Ti、Zrを含み、さらにMn又はCrいず
れか又は双方を含む組成である。 【0012】次に、本発明に係るAl−Mg−Si系ア
ルミニウム合金押出形材の組成について説明する。 Mg、Si MgとSiは結合してMgSiを形成し、合金強度を
向上させる。自動車や鉄道車両等の構造部材に必要とさ
れる強度を得るためには、それぞれ0.2%以上の添加
が必要である。しかし、Mgが1.6%又はSiが1.
8%を越えて添加されると粒界析出物が多くなり、前記
の吸収エネルギー比を満たしていても、圧縮の衝撃荷重
を受けたとき脆性的な圧壊割れが生じやすくなる。従っ
て、Mg含有量は0.2〜1.6%、Si含有量は0.
2〜1.8%とする。より望ましくは、Mg:0.3〜
1.1%、Si:0.5〜1.3%、さらに望ましく
は、Mg:0.3〜0.8%、Si:0.5〜1.0
%、さらに望ましくは、Mg:0.4〜0.7%、S
i:0.5〜0.7%である。 【0013】Cu CuはAl−Mg−Si系アルミニウム合金の強度をそ
の添加量に応じて高める作用があり適宜添加される。し
かし、0.05%未満では作用が不十分であり、0.7
%を越えると耐食性、耐応力腐食割れ性及び溶接性が低
下するので、含有量は0.05〜0.70%とする。よ
り望ましくは0.1〜0.6%、さらに望ましくは0.
1〜0.4%である。 Ti Tiは、溶解鋳造時に核生成し鋳塊組織を微細化する作
用があり、適宜添加される。しかし、0.005%より
少ないと微細化の効果が十分でなく、0.2%より多い
と飽和して巨大化合物が発生し、圧壊割れ性悪化の原因
となる。そのため、Tiの含有量は0.005〜0.2
%とする。より望ましい範囲は0.01〜0.1%、さ
らに望ましい範囲は0.01〜0.05%である。 【0014】Zr、Mn、Cr Zr、Mn、Crは押出材のファイバー組織を安定化す
る作用があり、これらの中から1種又は2種以上が、そ
れぞれ0.05〜0.2%、0.05〜0.5%、0.
001〜0.2%、必要に応じて添加される。それぞれ
下限値未満ではファイバー組織を安定化する作用が得ら
れず、一方、Zrが0.2%を越えるとその作用が飽和
し、Mnが0.5%を越えると熱処理時のMgの拡散が
抑制され、熱処理性が悪化するとともに粗大な化合物が
生成して圧壊割れの原因となり、Crが0.2%を越え
ると押出性が悪化する。なお、Zrを添加すると、過時
効処理した場合の圧壊割れ性の改善効果が大きい。ま
た、Zr、Mn、Crはいずれも焼入れ感受性を鋭くし
てプレス焼入れ性を低下させる元素であるが、ZrはM
n、Crに比べてプレス焼入れ性の低下が小さいので、
これら3種の元素のうちではまずZrを添加し、さらに
Mn又は/及びCrを添加するのが望ましい。より望ま
しい範囲は、Zr:0.05〜0.15%、Mn:0.
1〜0.2%、Cr:0.001〜0.1%である。 【0015】ところで、製造コストの低減及び焼入れ後
の寸法精度の向上のため、必要な強度と優れた耐圧壊割
れ性を空冷によるプレス焼入れで得ることが望まれてい
る。上記のように、Mn、Cr、Zrはファイバー組織
を安定化し、強度及び耐圧壊割れ性を向上させる作用を
有するが、空冷によるプレス焼入れでこのファイバー組
織を得るには、合計含有量0.1%以上が必要である。
同時にこれらの元素はAl−Mg−Si系アルミニウム
合金の焼入れ感受性を鋭くするため、合計含有量が0.
4%を越えると冷却速度の遅い(通常、100〜400
℃/min)空冷によるプレス焼入れでは十分に焼きが
入らず、高い強度(特に耐力)が得られない。従って、
特に空冷によるプレス焼入れを行った後、時効処理を行
う場合、Mn、Cr、Zrの合計含有量は0.1〜0.
4%とする必要がある。 【0016】不可避不純物 不可避不純物のうちFeはアルミニウム地金に最も多く
含まれる不純物であり、0.35%を超えて合金中に存
在すると鋳造時に粗大な金属間化合物を晶出し、合金の
機械的性質を損なう。従って、Feの含有量は0.35
%以下に規制する。望ましくは0.30%以下であり、
さらに0.25%以下が望ましい。また、アルミニウム
合金を鋳造する際には地金、添加元素の中間合金等様々
な経路より不純物が混入する。混入する元素は様々であ
るが、Fe以外の不純物は単体で0.05%以下、総量
で0.15%以下であれば合金の特性にほとんど影響を
及ぼさない。従って、これらの不純物は単体で0.05
%以下、総量で0.15%以下とする。なお、不純物の
うちBについてはTiの添加に伴い合金中にTi含有量
の1/5程度の量で混入するが、より望ましい範囲は
0.02%以下、さらに0.01%以下が望ましい。 【0017】 【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。D
C鋳造により、表1に示す成分組成のAl−Mg−Si
系アルミニウム合金ビレットを溶製し、470℃×4h
rの均熱処理を行った。続いて、押出温度500℃、押
出速度5m/分の条件で押出加工を行い、押出直後位置
で空冷又は水冷(No.7、9が水冷、他はすべて空
冷)によるプレス焼入れを行い、図3に示すような中空
断面の押出材(長辺が70mm、短辺が54mm、肉厚
が2mm)を得た。ついで、この押出材に対し表1に示
す条件で時効処理を施し、供試材とした。なお、空冷は
ファン空冷で冷却速度は約190℃/min、水冷の冷
却速度は約12000℃/minであった。 【0018】 【表1】 【0019】これらの供試材を用い、以下の試験を行っ
た。その結果を表2に示す。 ・引張試験;各供試材よりJIS5号試験片を採取し、
JISZ2241に準拠して引張試験を行った。 ・圧壊試験;各供試材(長さ200mm)について高速
で圧壊試験を行った。図4は圧壊試験方法を示す概念図
である。落錘8(質量200kg)により供試材9の軸
方向に荷重を加え、ロードセル10で荷重を測定した。
そのときの落錘8の速度は約50km/hである。そし
て、この試験結果に基づいて変位−荷重線図を作成し、
この変位−荷重線図から、変位量が100mmまでの範
囲でエネルギー吸収量を測定した。同時に圧壊した供試
材の圧壊割れ性を目視で判定し、開口割れの発生してい
ないものを○、開口割れが発生したものを×と評価し
た。 ・計装化シャルピー試験;前記の要領で試験を行い(試
験片の幅:2mm)、エネルギー比を求めた。 また、総合評価として、耐力(σ0.2)が150N/
mm以上の場合、吸収エネルギー量1500J以上
(ただし、200N/mm以上の場合、吸収エネルギ
ー量2500J以上)、かつ圧壊割れ性に優れるものを
○、いずれかが劣るものを×と評価した。 【0020】 【表2】【0021】表2に示すように、エネルギー比が60%
以上のNo.1〜6は、高い耐力とともに優れたエネル
ギー吸収性を示し、自動車や鉄道車両等の構造部材とし
ての適性がある。供試材はすべて蛇腹状に圧縮変形し、
開口割れはなかった。一方、耐力が本発明の規定を満た
し、エネルギー比が60%に満たないNo.8、9は開
口割れを起こした。また、No.7は開口割れは起こさ
なかったが、耐力が低くエネルギー吸収量が低い。従っ
て、いずれも自動車や鉄道車両等の構造部材としての適
性がない。 【0022】 【発明の効果】本発明によれば、高速で衝撃的な変形し
た場合に優れたエネルギー吸収特性を有し、例えばフレ
ーム(サイドメンバ、クロスメンバ、バンパーステイ、
サイドフレーム、ピラー等)、バンパー、ドアビーム等
の自動車用構造部材のほか、鉄道車両や船舶等の構造部
材の材料として好適なアルミニウム合金押出形材を得る
ことができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
When received, it has the effect of absorbing the impact load, for example
Impact energy suitable as a structural member for automobiles and railway vehicles
Al-Mg-Si-based aluminum with excellent energy absorption
The present invention relates to an extruded alloy shape. [0002] 2. Description of the Related Art Weight reduction in automobile frame structure
For this reason, the application of aluminum alloy hollow extruded materials has been studied.
Yes. Automobile frame materials are subject to shocking deformation during a collision.
In this case, however, the impact energy does not break brittlely.
It is necessary to absorb For example, side members and bumpers
-In stays, etc., a compression impact load is applied in the direction of the extrusion axis.
The entire shape is Euler buckled (the entire shape is
No buckling) and crushing cracks.
Stable and high energy that contracts and deforms like a bellows
It is necessary to obtain absorption. Or the railway vehicle
Aluminum alloy extruded material is applied in part to the film structure
However, the frame material is subject to shocking deformation at the time of collision.
It is necessary to absorb the impact energy when
At the same time, it may cause crushing and shards
Must not be. In addition, aluminum alloy extruded materials are used in automobiles and
For use in structural members such as railcar frames,
150N / mm at least2Above, preferably 200N /
mm 2It is required to have the above proof stress. Al-M
This strength is achieved in the extruded material of g-Si aluminum alloy.
In general, online press hardening or
After solution treatment and quenching treatment by fly, aging treatment
I am doing it. Aging treatment improves the strength of the extruded material
At the same time, the tissue is stabilized and natural aging progresses during use.
Thus, the strength can be prevented from changing. Up to now, it can be used as an impact absorbing member.
High-strength aluminum can be used as an aluminum alloy extrusion.
Among all alloys, it has relatively good corrosion resistance and is recyclable.
But Al-M is superior to other aluminum alloys
Many g-Si aluminum alloy extruded shapes have been studied.
(For example, JP-A-6-25783, JP-A-7-
Japanese Patent No. 54090, Japanese Patent Laid-Open No. 7-118782,
(Kaihei 9-256096). However,
The energy absorption evaluation is usually also described in the publication.
As shown in the figure, the extruded profile is cut to a predetermined length and several tens of meters
Compressed in the axial direction at a compression speed of m / min to buckle and deform
Obtain the amount of energy absorption from the load-displacement diagram at
It is also done by visually observing for cracks.
The Therefore, the conventional Al-Mg-Si based aluminum alloy
As the gold extruded shape showed excellent energy absorption
But it is only energy under quasi-static compression conditions
It is only absorbable. [0005] On the other hand, during an actual collision,
Deformation occurs at a very high deformation rate. And Al-
Common materials for Mg-Si-based aluminum alloy extrusions
As with materials, when deformed at high speed, deformed at low speed
The strength changes compared to. Therefore, as mentioned above, quasi-static
Excellent energy absorption when mechanically deformed
Even if they are compressed and deformed at high speed, they are brittle
Cracks occur and energy absorption changes
There are many. Also, if brittle crushing cracks go badly
There is also the danger of debris scattering. In fact, the conventional Al-M
For g-Si based aluminum alloy extruded profiles, quenching and
When the strength is increased by aging treatment, the compression impact load
When it receives heavy, it breaks brittlely and has good energy absorption
It did not show sex. In view of the above problems, the present inventors have yield strength ≧ 1.
50 N / mm2And compressive impact load at the time of collision
Excellent energy absorption when received, especially in automobiles
Al-Mg-Si suitable for structural members such as railway cars
An aluminum alloy extruded profile
The [0007] The present inventors have provided a compression impulse.
Al- with excellent energy absorption when subjected to impact load
Seed to develop Mg-Si aluminum alloy extrusions
Obtained by instrumented Charpy test in the course of conducting experimental research.
Load (load) -displacement diagram is a compression impact load
There is a close relationship with energy absorption when receiving
And based on that, the present invention can be obtained.
It was. That is, it is excellent in impact energy absorption according to the present invention.
Al-Mg-Si-based aluminum alloy extruded shape
Yield strength is 150 N / mm2Above, preferably 200N / m
m2Above, and in the instrumented Charpy test, maximum load
Absorption after the maximum load point with respect to absorbed energy up to the emphasis
The collected energy is 60% or more. [0008] DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Instrumented Charpy test is a test material.
JIS No. 3 test taken from parallel to the extrusion direction
Use specimen (however, the width of the specimen shall be the thickness of the extruded material)
Compliant with JISB7722 and JISB7755
The test is performed in accordance with JISZ2242.
FIG. 1 shows the test apparatus, and the impact blade of the hammer 1
Attach the strain gauge 2 to the support base 3 and support the test piece 4
The test piece 4 was broken by the impact of the hammer 1 and
The signal of the strain gauge 2 when the amplifier 5 oscilloscope
6 and PC 7 and load as shown in FIG.
(Load) -Displacement diagram is obtained and the maximum load point in FIG.
The amount of energy absorbed (area A) up to (see arrow),
Compare the amount of absorbed energy (area B) after the maximum load point
(B area / A area) × 100 (%) (hereinafter,
Energy ratio). The power of hammer 1
The moment is 49 N · m. Al-Mg-Si aluminum alloy extrusion
When the profile is subjected to a compressive impact load, its displacement-load line
Looking at the figure, after showing the maximum load at the beginning of the impact,
The load decreases with progress. Absorbed energy at that time
-The amount is determined by how viscous the material is, i.e. brittle after maximum load.
How long to maintain a high load without sexual destruction
Therefore, it is greatly affected. The degree of stickiness and instrumentation
There is a correlation between the results of the Calpy test and the energy ratio is low.
In the case where it is low, the material is less sticky and easily brittle. one
On the other hand, if the energy ratio is high, the material is good and brittle
It is difficult to destroy and the amount of energy absorption increases. And energy
-When the ratio is 60% or more, Al-Mg-Si-based aluminum
The proof stress of the extruded aluminum alloy is 150 N / mm2That's it
Even brittle when subjected to a compressive impact load in the direction of the extrusion axis
Without damaging it, it deforms like a bellows and has excellent energy absorption
Showing gender. Also, compression in the lateral direction (perpendicular to the extrusion axis direction)
Even when subjected to an impact load, it does not break brittlely and absorbs the impact
can do. Al-Mg-Si based aluminum alloy
In extruded profiles, the crystal structure is a fibrous structure (fiber
Organization). Where fiber tissue
Is a hot-worked structure found in extruded materials and is long in the extrusion direction.
It is the extended grain structure. The material is deformed
The strain in the material when guided by the movement of dislocations
However, the part where the arrangement of metal crystals such as grain boundaries is irregular is dislocation.
Displacement of the lattice due to the accumulation accumulates and distortion concentrates.
Therefore, the distribution of dislocations in the material, that is, the strain distribution is
Smaller grain size tends to be uniform in the whole material
Yes. And to suppress the occurrence of cracks during high-speed collisions
It is necessary to make the deformation strain uniform within the material. Reunion
Suppression of crystal and fine structure of fiber structure, that is, grain boundary
By holding in a state, deformation strain is evenly distributed in the material.
Can be made of cloth, with high strength and compressive impact load
Improves pressure cracking resistance when received and absorbs energy
The amount can be increased. The Al-Mg-Si based aluminum alloy
Is a precipitation hardening alloy mainly composed of Mg and Si.
As a preferred composition, Mg: 0.2 to 1.6%, Si:
0.2 to 1.8%, desirably Mg: 0.3 to 1.1
%, Si: 0.5 to 1.3%, if necessary, Cu:
0.05-0.7%, Ti: 0.005% -0.2
%, Zr: 0.05 to 0.2%, Mn: 0.05 to
Any one of 0.5%, Cr: 0.001 to 0.2%
Or two or more, or any one of
It consists of the balance Al and inevitable impurities.
Among these, a particularly desirable composition is Mg, S in the above range.
Contains i, Cu, Ti, Zr, plus Mn or Cr
Or a composition comprising both. Next, the Al—Mg—Si based alloy according to the present invention will be described.
The composition of the extruded aluminum alloy will be described. Mg, Si Mg and Si combine to form Mg2Si is formed and the alloy strength is increased.
Improve. Necessary for structural members such as automobiles and railway vehicles
In order to obtain the required strength, addition of 0.2% or more of each
is required. However, Mg is 1.6% or Si is 1.
If added over 8%, the grain boundary precipitates increase,
Even if the absorbed energy ratio of
When subjected to brittle crushing cracks. Follow
The Mg content is 0.2 to 1.6%, and the Si content is 0.8.
2 to 1.8%. More desirably, Mg: 0.3 to
1.1%, Si: 0.5 to 1.3%, more desirable
Mg: 0.3-0.8%, Si: 0.5-1.0
%, More desirably, Mg: 0.4 to 0.7%, S
i: 0.5 to 0.7%. Cu Cu reduces the strength of Al-Mg-Si based aluminum alloys.
There is an effect of increasing the amount depending on the amount of addition, and it is added as appropriate. Shi
However, if it is less than 0.05%, the action is insufficient, and 0.7%
If it exceeds 50%, corrosion resistance, stress corrosion cracking resistance and weldability are low.
Therefore, the content is made 0.05 to 0.70%. Yo
More preferably, it is 0.1-0.6%, More preferably, it is 0.8.
1 to 0.4%. Ti Ti is nucleated during melt casting to refine the ingot structure.
Are added as appropriate. However, from 0.005%
If it is less, the effect of miniaturization is not sufficient, and more than 0.2%
Saturated and a huge compound is generated, causing crushing cracking deterioration
It becomes. Therefore, the Ti content is 0.005 to 0.2.
%. A more desirable range is 0.01 to 0.1%.
A more desirable range is 0.01 to 0.05%. Zr, Mn, Cr Zr, Mn, and Cr stabilize the fiber structure of the extruded material
Of these, one or more of these are
0.05-0.2%, 0.05-0.5%, 0.
001-0.2%, added as needed. Respectively
If it is less than the lower limit, the effect of stabilizing the fiber structure is obtained.
On the other hand, when Zr exceeds 0.2%, the action is saturated.
If Mn exceeds 0.5%, Mg diffusion during heat treatment
Suppressed, heat treatment deteriorates and coarse compounds
Which causes crushing cracks and Cr exceeds 0.2%
Then, extrudability deteriorates. In addition, when Zr is added,
The effect of improving the crushing cracking effect when treated effectively is great. Ma
Zr, Mn, and Cr all increase the sensitivity to quenching.
Zr is an element that reduces press hardenability.
Since the decrease in press hardenability is small compared to n and Cr,
Of these three elements, first add Zr,
It is desirable to add Mn or / and Cr. More desired
New ranges are: Zr: 0.05 to 0.15%, Mn: 0.00.
1 to 0.2%, Cr: 0.001 to 0.1%. By the way, after manufacturing cost reduction and quenching
The required strength and excellent pressure fracture for improving the dimensional accuracy of
It is desired to obtain this by press quenching by air cooling.
The As mentioned above, Mn, Cr and Zr are fiber structures
To improve strength and pressure cracking resistance
However, this fiber assembly is air-cooled by press quenching.
In order to obtain a weave, a total content of 0.1% or more is necessary.
At the same time, these elements are Al-Mg-Si based aluminum
In order to sharpen the quenching sensitivity of the alloy, the total content is 0.
If it exceeds 4%, the cooling rate is slow (usually 100 to 400).
° C / min) Press quenching with air cooling
It does not enter, and high strength (particularly yield strength) cannot be obtained. Therefore,
Aging treatment is performed after press quenching by air cooling.
In this case, the total content of Mn, Cr and Zr is 0.1-0.
It needs to be 4%. Inevitable impurities Of the inevitable impurities, Fe is the most in aluminum ingots
Impurities contained in the alloy exceeding 0.35%
If present, coarse intermetallic compounds crystallize during casting,
Impairs mechanical properties. Therefore, the Fe content is 0.35.
% Or less. Desirably, it is 0.30% or less,
Furthermore, 0.25% or less is desirable. Also aluminum
When casting an alloy, various kinds of metal, intermediate alloy of additive elements, etc.
Impurities are mixed in from a complicated route. Various elements are mixed
However, impurities other than Fe alone are 0.05% or less, and the total amount
If it is 0.15% or less, it will have almost no effect on the alloy properties
Does not reach. Therefore, these impurities are 0.05% alone.
% Or less, and the total amount is 0.15% or less. In addition, impurity
About B, Ti content in the alloy with the addition of Ti
1/5 of the amount, but more desirable range is
It is preferably 0.02% or less, more preferably 0.01% or less. [0017] Examples of the present invention will be described below. D
By C casting, Al—Mg—Si having the composition shown in Table 1
-Based aluminum alloy billet, 470 ° C x 4h
r soaking was performed. Subsequently, the extrusion temperature was 500 ° C.
Extrusion is performed at a speed of 5 m / min.
Air cooling or water cooling (No. 7 and 9 are water cooling, others are all empty)
(Cold) press quenching and hollow as shown in Fig. 3
Cross-section extruded material (long side 70mm, short side 54mm, wall thickness
Was 2 mm). Next, this extruded material is shown in Table 1.
An aging treatment was performed under the conditions described above to obtain a test material. Air cooling is
Fan cooling with air cooling rate of about 190 ° C / min, water cooling
The rejection rate was about 12000 ° C./min. [0018] [Table 1] Using these specimens, the following tests were conducted.
It was. The results are shown in Table 2. ・ Tensile test: JIS No. 5 test piece was collected from each test material,
A tensile test was performed according to JISZ2241. ・ Crush test; high speed for each specimen (length: 200 mm)
The crush test was conducted. Fig. 4 is a conceptual diagram showing the crush test method
It is. Shaft of specimen 9 with falling weight 8 (mass 200kg)
A load was applied in the direction, and the load was measured with the load cell 10.
The speed of the falling weight 8 at that time is about 50 km / h. And
Based on this test result, create a displacement-load diagram,
From this displacement-load diagram, the range of displacement up to 100 mm is shown.
The amount of energy absorbed was measured in the range. Test that was crushed at the same time
The crushing cracking property of the material is judged visually, and opening cracks are generated.
Evaluate that there are no cracks, and evaluate that there are cracks in the opening
It was. ・ Instrumented Charpy test; test as above (test
The width of the specimen: 2 mm) and the energy ratio were determined. In addition, as a comprehensive evaluation, proof stress (σ0.2) 150N /
mm2In the above case, absorbed energy is 1500J or more
(However, 200 N / mm2In the above case, absorbed energy
-Amount of 2500J or more) and excellent crushing cracking
○, one of which was inferior was evaluated as x. [0020] [Table 2]As shown in Table 2, the energy ratio is 60%.
No. above. 1 to 6 are high energy and excellent energy
As a structural member for automobiles, railway vehicles, etc.
There is aptitude. All the test materials are compressed into a bellows shape,
There were no opening cracks. On the other hand, the proof stress satisfies the provisions of the present invention.
No. whose energy ratio is less than 60%. 8 and 9 are open
A mouth crack occurred. No. 7 is an open crack
However, the yield strength is low and the energy absorption is low. Follow
Both are suitable as structural members for automobiles and railway vehicles.
There is no sex. [0022] According to the present invention, high-speed and shock-induced deformation is achieved.
Have excellent energy absorption characteristics, for example
(Side members, cross members, bumper stays,
Side frames, pillars, etc.), bumpers, door beams, etc.
In addition to structural parts for automobiles, structural parts such as railway vehicles and ships
An aluminum alloy extruded shape suitable for the material
be able to.

【図面の簡単な説明】 【図1】 計装化シャルピー試験装置の概念図である。 【図2】 計装化シャルピー試験装置で求めた負荷−変
位線図である。 【図3】 実施例に用いた押出形材の断面形状を示す図
である。 【図4】 実施例で行った高速圧壊試験の概念図であ
る。 【符号の説明】 1 ハンマー 2 歪みゲージ 3 支持台 4 試験片 8 落錘 9 供試材 10 ロードセル
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram of an instrumented Charpy test apparatus. FIG. 2 is a load-displacement diagram obtained by an instrumented Charpy test apparatus. FIG. 3 is a view showing a cross-sectional shape of an extruded profile used in an example. FIG. 4 is a conceptual diagram of a high-speed crush test performed in an example. [Explanation of symbols] 1 Hammer 2 Strain gauge 3 Support base 4 Test piece 8 Drop weight 9 Test material 10 Load cell

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C22C 21/06 C22C 21/06 // C22F 1/05 C22F 1/05 (56)参考文献 特開 平5−171328(JP,A) 特開2000−54051(JP,A) 特開2000−54050(JP,A) 特開2000−54048(JP,A) 特開 平9−256096(JP,A) 特開 平7−54090(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 21/00 - 21/18 C22F 1/04 - 1/057 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI C22C 21/06 C22C 21/06 // C22F 1/05 C22F 1/05 (56) Reference Japanese Patent Laid-Open No. 5-171328 (JP, A) JP 2000-54051 (JP, A) JP 2000-54050 (JP, A) JP 2000-54048 (JP, A) JP 9-256096 (JP, A) JP 7-54090 ( JP, A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C22C 21/00-21/18 C22F 1/04-1/057

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 Mg:0.3〜0.7%(質量%、以下
同じ)、Si:0.5〜1.0%、Cu:0.1〜0.
4%、Ti:0.005〜0.2%と、さらにZr:
0.05〜0.2%、Mn:0.05〜0.4%、C
r:0.001〜0.2%のいずれか1種又は2種以上
を合計で0.1〜0.4%を含み、残部Al及び不可避
不純物からなるAl−Mg−Si系アルミニウム合金押
出材において、空冷によるプレス焼き入れ及び人工時効
処理が施されたT5調質材であり、繊維状組織が形成さ
れ、耐力が150N/mm以上、かつ計装化シャルピ
ー試験において、最大荷重点までの吸収エネルギーに対
して最大荷重点以降の吸収エネルギーが60%以上であ
ることを特徴とする、衝撃エネルギー吸収性に優れるA
l−Mg−Si系アルミニウム合金押出形材。
(57) [Claims] [Claim 1] Mg: 0.3 to 0.7% (mass%, the same shall apply hereinafter), Si: 0.5 to 1.0%, Cu: 0.1 to 0 .
4%, Ti: 0.005 to 0.2%, and Zr:
0.05 to 0.2%, Mn: 0.05 to 0.4% , C
r: Al—Mg—Si-based aluminum alloy extruded material containing 0.1 to 0.4% in total of any one or more of 0.001 to 0.2%, the balance being Al and inevitable impurities T5 tempered material subjected to press quenching by air cooling and artificial aging treatment, a fibrous structure is formed, the proof stress is 150 N / mm 2 or more, and in the instrumented Charpy test, up to the maximum load point The absorption energy after the maximum load point with respect to the absorption energy is 60% or more.
l-Mg-Si-based aluminum alloy extruded shape.
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