JP4587588B2 - 軸圧壊特性に優れたアルミニウム合金押出材およびその製造方法 - Google Patents
軸圧壊特性に優れたアルミニウム合金押出材およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4587588B2 JP4587588B2 JP2001091981A JP2001091981A JP4587588B2 JP 4587588 B2 JP4587588 B2 JP 4587588B2 JP 2001091981 A JP2001091981 A JP 2001091981A JP 2001091981 A JP2001091981 A JP 2001091981A JP 4587588 B2 JP4587588 B2 JP 4587588B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- aluminum alloy
- extrusion
- temperature
- axial crushing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Extrusion Of Metal (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、Al−Mg−Si系合金の押出材からなり、押出方向に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そなえた軸圧壊特性に優れたアルミニウム合金押出材およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車の軽量化の一手法として、フレーム構造におけるサイドメンバやバンパーステイなどのエネルギー吸収部材へのアルミニウム合金押出材の適用が検討されているが、近年、自動車が衝突した際、乗員の安全確保が従来以上に重要視されるようになっており、部材が押出方向に荷重を受けたとき、圧壊割れを生じることなく蛇腹状の変形して衝撃荷重を吸収し得る特性が強く要求されている。
【0003】
このような要求に対して、Mg:0.35〜1.1%、Si:0.5〜1.3%、Cu:0.15〜0.7%、Ti:0.005〜0.2%、Zr:0.06〜0.2%を含み、さらにMn:0.05〜0.5%、Cr:0.05〜0.15%のいずれか1種または2種を含み、残部Alおよび不可避不純物からなるAl−Mg−Si系合金の押出材を、溶体化処理またはプレス焼入れ後、過時効処理し、時効処理して得られる耐力の最高値をσmax としたとき、過時効処理により(0.9〜0.5)×σmax の耐力をもつようにされたエネルギー吸収部材が提案されている(特開平11−106879号公報、特開平11−343534号公報)が、強度向上と必要な伸びを得る目的で、いずれもCuが添加されているため、とくに、厳しい腐食環境に曝された場合には耐食性に問題がある。
【0004】
耐食性の低下を防止するために、Cu量を抑えたAl−Mg−Si系合金押出材からなるエネルギー吸収材も提案されている(特許第3077974号公報、特開2001−3128号公報)が、これらの押出材は、いずれも結晶組織として繊維状組織を有することを特徴とするものであり、押出材表面の再結晶層における結晶粒の粗大化を防ぐために、押出温度、押出後の溶体化処理温度などを厳密に制御することが必要で製造が難しいという問題がある。再結晶層の結晶粒が粗大化するとエネルギー吸収部材としての特性が損なわれる。
【0005】
一方、従来の6063合金、6N01合金は、Cuをを積極的に添加しない合金で、通常の方法で製造された場合には再結晶組織を有し、耐食性にも優れているが、軸圧壊特性に問題があり、高エネルギー吸収を得ることができないという難点がある。
【0006】
発明者らは、耐食性を低下させるCuを添加せず、マトリックスの組織が製造上の困難性を与える繊維組織を有しない再結晶組織からなり、且つ高エネルギーを吸収し得る軸圧壊特性に優れたAl−Mg−Si系合金押出材を得るために、合金組成、組織性状、製造条件と軸圧壊特性など、エネルギー吸収部材として必要な性能との関連について多角的な試験、検討を行った結果、マトリックス中に晶出するMg2 Siの分布性状が軸圧壊特性に影響すること、押出後に溶体化処理、焼入れを行った場合には、結晶粒界の傾角が大きくなり軸圧壊時に割れが発生し易いことを見出した。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の知見をベースとして、さらに試験、検討を加えた結果としてなされたものであり、その目的は、軸圧壊特性、耐食性に優れ、再結晶組織を有し、エネルギー吸収部材として好適なアルミニウム合金押出材およびその製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項1による軸圧壊特性に優れたアルミニウム合金押出材は、Mg:0.4〜0.8%、Si:0.3〜0.9%を含有し、不純物としてのCuを0.05%以下、Mn、CrおよびZrの合計量を0.095%以下に規制し、残部Alおよび不可避不純物からなる時効処理したアルミニウム合金の押出材であって、押出方向に3μm以上の長さを有するMg2 Si晶出物が50個/mm2 以上存在することを特徴とする。
【0009】
本発明の請求項2による軸圧壊特性に優れたアルミニウム合金押出材の製造方法は、Mg:0.4〜0.8%、Si:0.3〜0.9%を含有し、不純物としてのCuを0.05%以下、Mn、CrおよびZrの合計量を0.095%以下に規制し、残部Alおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金のビレットを、500℃未満の温度で20時間以下の時間均質化処理したのち400〜490℃の温度で熱間押出を行い、または均質化処理することなく400〜490℃の温度で熱間押出を行い、押出直後に水冷または空冷するプレス焼入れを行うことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明における(1)合金成分の意義およびその限定理由、(2)Mg2 Si晶出物の意義およびその限定理由、および(3)製造工程の意義およびその限定理由について説明する。
(1)合金成分の意義およびその限定理由
Mgは、Siと共存して金属間化合物Mg2 Siを形成する。微細なMg2 Siは合金の強度を高め、マトリックスに非整合な粗大なMg2 Siは軸圧壊の際の蛇腹状変形時の割れ発生を抑制する。Mgの好ましい含有量は0.4〜0.8%の範囲であり、0.4%未満では十分な強度が得られず、0.8%を越えると軸圧壊特性が低下する。Mgのさらに好ましい含有範囲は0.5〜0.7%である。
【0011】
Siは、Mgと共存して金属間化合物Mg2 Siを形成する。微細なMg2 Siは合金の強度を高め、マトリックスに非整合な粗大なMg2 Siは軸圧壊の際の蛇腹状変形時の割れ発生を抑制する。Siの好ましい含有量は0.3〜0.9%の範囲であり、0.3%未満では十分な強度が得られず、0.9%を越えると、過剰Siにより軸圧壊特性が低下する。Siのさらに好ましい含有範囲は0.4〜0.7%である。
【0012】
Cuは、耐食性とくに耐粒界腐食性を低下させるよう作用するので、0.05%以下に規制するのが好ましい。Cuのさらに好ましい含有範囲は0.03%以下である。
【0013】
Mn、Cr、Zrは、結晶粒の微細化に有効であるが、これらの元素は合金の焼入れ性を低下させ、プレス焼入れ、とくに空冷によるプレス焼入れの場合、十分な強度が得難くなり、また強度のばらつきも大きくなり易いから合計含有量を0.095%以下に規制するのが好ましい。さらに好ましくは、合計含有量を0.06%以下に制限する。なお、本発明において、0.5%以下のFe、0.1%以下のZn、0.2%以下のTi、0.01%以下のBなどが含有されていても本発明の効果に影響することはない。
【0014】
(2)Mg2 Si晶出物の意義およびその限定理由
Mg2 Si晶出物は、押出方向に測定して3μm以上の長さを有するMg2 Si晶出物(以下、単にMg2 Si晶出物という)が50個/mm2 以上存在する場合、軸方向(押出材の押出方向)に圧縮衝撃荷重を受けたときの蛇腹変形能を向上させるよう機能する。
【0015】
(3)製造工程の意義およびその限定理由
本発明のアルミニウム合金押出材は、上記組成のアルミニウム合金のビレットを、均質化処理を施したのち熱間押出を行い、または均質化処理を施すことなく熱間押出を行い、押出直後に水冷または空冷するプレス焼入れを行い、時効処理することにより製造される。従来合金のように押出後、溶体化処理−焼入れする工程が省略でき、且つこの従来工程により結晶粒界の傾角が大きくなることが抑制され、軸圧壊時の割れ発生が低減される。
【0016】
均質化処理は、500℃未満の温度で20時間以下の時間行うのが好ましく、400〜490℃の温度で1〜20時間行うのがさらに好ましい。均質化処理温度が500℃以上になると、最終押出製品において、Mg2 Si晶出物の分布量が減少して軸圧壊特性が低下する。均質化処理時間が20時間を越えると、その効果が飽和し、工業生産の観点から生産能率が低下し製造コストを上昇させる。また、本発明においては、均質化処理を省略しても軸圧壊特性に悪影響を与えることはない。
【0017】
熱間押出は400〜490℃の温度で行う。押出温度が400℃未満では、マトリックス中のMgおよびSiの固溶量が少なく、プレス焼入れ−時効処理で十分な強度が得られない。押出温度は490℃を越えるとMg2 Si晶出物の分布量が減少し、軸圧壊特性が低下する。
【0018】
押出されたアルミニウム合金材については、押出直後に水冷または空冷によるプレス焼入れを行い、その後、人工時効処理を行う。
【0019】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。なお、これらの実施例は本発明の一実施態様を示すものであり、本発明がこれに限定されるものではない。
実施例1
DC鋳造により表1に示す組成を有するアルミニウム合金(合金A〜D)のビレットを造塊し、このビレットを表2に示す条件で処理して、図1に示す断面形状の中空押出材を得た。なお、押出速度は10m/分とした。
【0020】
得られた押出材を試験材として、以下に示す方法で、耐力の測定、軸圧壊特性、耐粒界腐食性の評価、Mg2 Si晶出物分布の評価を行った。結果を表3に示す。
【0021】
耐力の測定:押出方向に平行にJIS5号試験片を採取し、JIS Z2241に準拠する引張試験(室温)を行い、耐力(σ0.2)を測定する。
軸圧壊特性の評価:押出方向に長さ200mmの試験片を採取し、この試験片にアムスラー試験機で押出方向に圧縮荷重を加え、長さ80mmまで圧縮して、蛇腹状に変形した際の割れ発生の有無により評価する。評価方法は、割れ無しで蛇腹状に変形したものは合格(○)、割れが発生したものは不合格(×)とし、また、変形時の荷重・変位曲線より変形に要した平均荷重を算出し、平均荷重が10kN以上のものを合格とする。
【0022】
耐食性の評価:ISO/DIS 11846のMethod Bに準拠した粒界腐食試験を行い、試験後の断面ミクロ組織を観察して浸食深さを測定し、浸食深さが10μm以下を合格(○)、10μmを越えたものを不合格(×)とする。 Mg2 Si晶出物分布の評価:高解像度画像解析装置を用いて、押出方向に平行な断面を調査した。EPMAによるMgとSiの面分析結果と対応させると、本発明の組成範囲の合金では、400倍のミクロ観察を行った場合、黒色(Mg2 Si晶出物)と灰色(AlFeSi系晶出物)の晶出物が観察されるので、400倍の倍率で、高解像度画像解析装置により押出方向に長さ3μm以上の黒色の晶出物の個数を測定し、Mg2 Si晶出物の単位面積(mm2 )当たりの個数を求める。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
《表注》プレス焼入れの冷却速度:水冷10000 ℃/ 分、空冷100 ℃/ 分
【0025】
【表3】
【0026】
表3にみられるように、本発明に従う試験材はいずれも、220MPaを越える耐力をそなえ、組織は再結晶組織であり、軸圧壊特性、耐食性に優れたものであった。
【0027】
比較例1
DC鋳造により表4に示す組成を有するアルミニウム合金(合金E〜J)のビレットを造塊し、このビレットを表5に示す条件で処理して、図1に示す断面形状の中空押出材を得た。なお、押出速度は10m/分とした。
【0028】
得られた押出材を試験材として、実施例1と同一の方法で、耐力の測定、軸圧壊特性、耐粒界腐食性の評価、Mg2 Si晶出物分布の評価を行った。結果を表6に示す。
【0029】
【表4】
【0030】
【表5】
【0031】
【表6】
【0032】
表6に示すように、試験材No.11はMg量が少ないため、試験材No.12はSi量が少ないため、いずれも耐力が低く、軸圧壊時の平均荷重も10kNに満たなかった。試験材No.13はMg量が多いため、試験材No.14はSi量が多いため、いずれも軸圧壊時に割れが生じた。
【0033】
試験材No.15はCu量が多いため耐食性が劣り、試験材No.16はMn、CrおよびZrの合計含有量が多いため、空冷によるプレス焼入れが十分に行われず、耐力および軸圧壊時の平均荷重が低くなっている。
【0034】
試験材No.17は均質化処理温度が高いため軸圧壊時に割れが発生した。試験材No.18は均質化処理時間が長過ぎるため生産性に劣り、実用的でない。
試験材No.19は押出温度が低いため、耐力および軸圧壊時の平均荷重が低くなっている。試験材No.20は押出温度が高いため軸圧壊時に割れが生じた。
試験材No.21は押出後に溶体化処理−焼入れを行ったもので、軸圧壊特性が低下している。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、軸圧壊特性、耐食性に優れ、エネルギー吸収部材として好適なアルミニウム合金押出材およびその製造方法が提供される。当該エネルギー吸収部材は、自動車のフレーム構造のサイドメンバやバンパーステイなどに適用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例、比較例の試験材の押出材断面である。
Claims (2)
- Mg:0.4〜0.8%(質量%、以下同じ)、Si:0.3〜0.9%を含有し、不純物としてのCuを0.05%以下、Mn、CrおよびZrの合計量を0.095%以下に規制し、残部Alおよび不可避不純物からなる時効処理したアルミニウム合金の押出材であって、押出方向に3μm以上の長さを有するMg2 Si晶出物が50個/mm2 以上存在することを特徴とする軸圧壊特性に優れたアルミニウム合金押出材。
- Mg:0.4〜0.8%、Si:0.3〜0.9%を含有し、不純物としてのCuを0.05%以下、Mn、CrおよびZrの合計量を0.095%以下に規制し、残部Alおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金のビレットを、500℃未満の温度で20時間以下の時間均質化処理したのち400〜490℃の温度で熱間押出を行い、または均質化処理することなく400〜490℃の温度で熱間押出を行い、押出直後に水冷または空冷するプレス焼入れを行うことを特徴とする軸圧壊特性に優れたアルミニウム合金押出材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001091981A JP4587588B2 (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 軸圧壊特性に優れたアルミニウム合金押出材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001091981A JP4587588B2 (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 軸圧壊特性に優れたアルミニウム合金押出材およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002285272A JP2002285272A (ja) | 2002-10-03 |
JP4587588B2 true JP4587588B2 (ja) | 2010-11-24 |
Family
ID=18946515
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001091981A Expired - Fee Related JP4587588B2 (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 軸圧壊特性に優れたアルミニウム合金押出材およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4587588B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NO20034731D0 (no) * | 2003-10-22 | 2003-10-22 | Norsk Hydro As | Aluminiumslegering |
JP5010196B2 (ja) * | 2006-07-18 | 2012-08-29 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐熱アルミ合金製の形材の製造方法、耐熱アルミ合金製の形材及び耐熱アルミ合金製の形材の成形装置 |
CN101984111B (zh) * | 2010-12-06 | 2012-06-06 | 天津锐新昌轻合金股份有限公司 | 汽车保险杠次受力构件的铝合金型材及其制备方法 |
CN103781927B (zh) | 2012-01-31 | 2017-02-08 | 爱信轻金属株式会社 | 耐腐蚀性、延展性以及淬火硬化性优异的高强度铝合金挤出材料及其制造方法 |
CN104046858A (zh) * | 2013-03-11 | 2014-09-17 | 亚太轻合金(南通)科技有限公司 | 一种汽车保险杠用铝合金型材及其制备方法 |
CN103205611B (zh) * | 2013-03-27 | 2014-09-24 | 成都阳光铝制品有限公司 | 一种适用于生产工业铝带板的铝合金的生产工艺 |
CN107354350A (zh) * | 2017-06-26 | 2017-11-17 | 中山市富智铝业有限公司 | 一种铝合金材料及其加工方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09256096A (ja) * | 1996-03-15 | 1997-09-30 | Kobe Steel Ltd | 圧壊性能に優れるAl−Mg−Si系アルミニウム合金形材 |
-
2001
- 2001-03-28 JP JP2001091981A patent/JP4587588B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09256096A (ja) * | 1996-03-15 | 1997-09-30 | Kobe Steel Ltd | 圧壊性能に優れるAl−Mg−Si系アルミニウム合金形材 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002285272A (ja) | 2002-10-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9587294B2 (en) | Aluminum-copper-lithium alloys | |
US8608876B2 (en) | AA7000-series aluminum alloy products and a method of manufacturing thereof | |
EP2157200B1 (en) | Al-Mg-Si aluminum alloy extruded product exhibiting excellent fatigue strength and impact fracture resistance | |
JP5421613B2 (ja) | 耐軟化性に優れた高強度アルミニウム合金線棒材およびその製造方法 | |
EP3012338B1 (en) | High strength, high formability, and low cost aluminum lithium alloys | |
CN109844160B (zh) | 6xxx挤压件的热机械时效 | |
JP4942372B2 (ja) | 電磁成形用アルミニウム合金押出材 | |
CN111989415B (zh) | 用于具有优异的碰撞性能和高屈服强度的挤压件的6xxx铝合金及其制备方法 | |
EP2662467A1 (en) | Ultra-thick high strength 7xxx series aluminum alloy products and methods of making such products | |
EP3495520B1 (en) | Low cost, substantially zr-free aluminum-lithium alloy for thin sheet product with high formability | |
JP4587588B2 (ja) | 軸圧壊特性に優れたアルミニウム合金押出材およびその製造方法 | |
EP1041165A1 (en) | Shock absorbing material | |
JP2003034834A (ja) | 衝撃エネルギー吸収性能に優れたAl−Mg−Si系アルミニウム合金押出材およびその製造方法 | |
JP3454755B2 (ja) | 耐圧壊割れ性に優れた衝撃吸収部材 | |
JP5288671B2 (ja) | プレス加工性に優れたAl−Mg−Si系アルミニウム合金押出材 | |
JP3077974B2 (ja) | 軸圧壊特性に優れるAl−Mg−Si系アルミニウム合金押出形材 | |
JPH10306338A (ja) | 強度と耐食性に優れたAl−Cu−Mg−Si系合金中空押出材およびその製造方法 | |
JP2001316749A (ja) | 耐圧壊割れ性に優れるAl−Mg−Si系アルミニウム合金押出材 | |
JP2953617B2 (ja) | アルミニウム合金押出材からなる軸圧壊特性に優れたエネルギー吸収部材 | |
JP2003183757A (ja) | 耐圧壊割れ性に優れた衝撃吸収部材 | |
JP4611543B2 (ja) | 自動車のフレーム構造におけるエネルギー吸収部材 | |
NO20211429A1 (en) | A 6xxx aluminium alloy with improved properties and a process for manufacturing extruded products | |
JP2004131826A (ja) | 軸圧壊割れ性に優れる衝撃吸収部材 | |
JP2023138178A (ja) | アルミニウム合金押出成形用ビレット、アルミニウム合金押出形材及びそれらの製造方法 | |
JP2003268473A (ja) | 耐圧壊割れ性に優れるAl−Mg−Si系アルミニウム合金押出材 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071227 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100830 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100906 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100907 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4587588 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130917 Year of fee payment: 3 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |