JP6638193B2 - アルミニウム合金加工材及びその製造方法 - Google Patents
アルミニウム合金加工材及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6638193B2 JP6638193B2 JP2015031365A JP2015031365A JP6638193B2 JP 6638193 B2 JP6638193 B2 JP 6638193B2 JP 2015031365 A JP2015031365 A JP 2015031365A JP 2015031365 A JP2015031365 A JP 2015031365A JP 6638193 B2 JP6638193 B2 JP 6638193B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass
- aluminum alloy
- less
- treatment
- present
- 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.)
- Active
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
- C22C21/10—Alloys based on aluminium with zinc as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/053—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with zinc as the next major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Extrusion Of Metal (AREA)
- Forging (AREA)
Description
そこで、本発明は、高強度かつ伸びの特性を有するアルミニウム合金加工材及びその製造方法を提供することを主な目的とする。
本発明の一実施形態は、Zn;9質量%以上11質量%以下、Mg;1.2質量%以上2.0質量%以下、Cu;2.0質量%以上2.7質量%以下、Zr;0.04質量%以上0.25質量%以下、Cr;0.02質量%以上0.30質量%以下を含有し、残部がAlと不可避的不純物からなり、ZnとMgの含有量が、Zn/Mg≧4.7の関係を満たし、MgとCuの含有量が、3.2質量%≦Mg+Cu≦4.7質量%の関係を満たし、塑性加工組織を有することを特徴とするアルミニウム合金加工材である。本実施形態のアルミニウム合金加工材は、高強度かつ伸びの特性を有するアルミニウム合金加工材である。
更にMnを0.05質量%以上0.40質量%以下の範囲で含有させても良い。
本実施形態のアルミニウム合金加工材は、Zn(亜鉛)の含有量が、9質量%以上11質量%以下である。
上記の元素の含有量が、Znが11質量%より多く、Mgが2.0質量%より多く、Cuが2.7質量%より多いと、塑性加工時に粗大な析出物が形成され、溶体化処理で十分に固溶させることができない晶出物が熱処理後に存在するため、応力集中による破断の起点となり、アルミニウム合金の伸びを低下させる。
ただし、合金成分については、鋳造性や添加量当たりの強度の寄与も考慮する必要がある。Znは密度が高く、過剰に添加すると比強度を低下させる。よって、Zn量は鋳造性及び比強度の観点から、11質量%以下とすることが好ましい。
Zn/Mgが4.7以下であると、析出相の影響や鋳造時に結晶粒界面に晶出したZn‐Mg系化合物やAl‐Cu‐Mg系化合物がAlの母相に固溶できず、結晶粒界面への応力集中により、高い延性が得られない。
Zn/Mgが9以上であると塑性加工時に粗大な析出物が形成され、溶体化処理で十分に固溶させることができない晶出物が熱処理後に存在するため、応力集中による破断の起点となり、アルミニウム合金の伸びを低下させる。また鋳造時に割れも発生しやすくなる。
Mg+Cuの含有量が3.2質量%未満であるとZn-MgやAl‐Cu-Mg系析出物の量が不十分であり、析出強化が得られない。Mg+Cuの含有量が4.7%を超えると、Zn‐Mg系化合物やAl‐Cu‐Mg系化合物がAlの母相に固溶できず、界面への応力集中により、高い延性が得られない。
本実施形態のアルミニウム合金加工材は、Zr(ジルコニウム)の含有量が、0.04質量%以上0.25質量%以下である。より好ましくは、Zrの含有量が、0.10質量%以上0.20質量%以下である。本実施形態のアルミニウム合金加工材は、Cr(クロム)の含有量が、0.02質量%以上0.30質量%以下である。
更にMnを0.05質量%以上0.40質量%以下の範囲で含有させても良い。
また、CrとZrおよびMnを複合的に添加するとまた、Al‐Cr系の分散粒子およびAl‐Mn系の分散粒子は耐応力腐食割れ性を高める効果があるが、Crが、0.02質量%未満、Mnが0.05質量%未満であると、この効果が十分に得られない。この効果はAl‐Cr系分散粒子およびAl‐Mn系の分散粒子が、水素原子を補足することに起因すると考えられる。
TiとBは、鋳塊の割れ防止のために鋳造組織の微細剤として添加しても良い。
本発明の一実施形態は、Zn;9質量%以上11質量%以下、Mg;1.2質量%以上2.0質量%以下、Cu;2.0質量%以上2.7質量%以下、Zr;0.04質量%以上0.25質量%以下、Cr;0.02質量%以上0.30質量%以下を含有し、残部がAlと不可避的不純物からなり、ZnとMgの含有量が、Zn/Mg≧4.7の関係を満たし、MgとCuの含有量が、3.2質量%≦Mg+Cu≦4.7質量%の関係を満たし、塑性加工、溶体化処理、焼き入れ処理及び時効処理を順次施すことを特徴とするアルミニウム合金加工材の製造方法である。
更にMnを0.05質量%以上0.40質量%以下の範囲で含有させても良い。
塑性加工としては、圧延加工、鍛造、押出加工、引き抜き加工等が挙げられる。塑性加工は、加工組織形成のため、熱間加工であることが好ましい。最も好ましい塑性加工は、押出比が5から100であり、鋳塊温度が300℃から450℃の条件の熱間押出加工である。これは、加工組織を熱処理後まで残存させるために適した条件であるという理由からである。
また、押出加工の後に、所定の形状や寸法にするために、引き抜き加工等の塑性加工や切削加工を行っても良い。
保持条件を460℃(450から470℃)で24時間とすることで、Zn、Mg、Cuなどの溶出元素を均質化させ、後の熱処理で十分な強度を得ることができる。一方で、保持温度を高め過ぎると過度に溶ける可能性がある。また、昇温速度は、50℃/h以下がより好ましい。昇温速度が速いとAl‐Zr系、Al‐Cr系およびAl‐Mn系析出物の粒子間隔が広くなり、溶体化処理時に再結晶化し易くなる。すなわち、溶体化処理後に加工組織を維持するために昇温速度を制御している。
塑性加工の後で、溶体化処理を行う。溶体化処理では、塑性加工材を、高温に保持することにより、晶出物を母相中に固溶させる。
溶体化処理時の保持温度は、約440℃から約470℃の範囲であることが好ましい。保持温度が高すぎると局部溶融が発生し、塑性加工材の強度が低下する。一方で保持温度が低いと、Zn、Mg、Cuが十分に固溶できないため、後の時効処理で十分な析出強化が得られない。
溶体化処理の後で、焼き入れ処理を行う。溶体化処理した塑性加工材を常温まで急冷することにより、母相中に固溶した晶出物が析出するのを抑制し、過飽和状態を維持する。
焼き入れ処理は、例えば、水冷で室温まで速やかに冷却する。冷却速度は450℃から100℃の範囲を1000℃/分以上の速度で冷却し、その後室温で2日間自然時効することが好ましい。このような条件で焼き入れ処理を行うことにより、良好な過飽和固溶体とすることができる。
焼き入れ処理の後、時効処理を行う。時効処理として、焼き入れ後の塑性加工材を、約100℃から約180℃に加熱保持することにより、母相中に過飽和状態であったZn、Mg、Cuを、Zn‐Mg系化合物およびAl−Mg‐Cu系化合物として微細均一に析出させ、塑性加工材の強度を向上させる。溶体化処理や焼き入れ処理を行っていないと母相中に過飽和に固溶しているZn、Mg、Cu量が不足し、時効処理の際に析出する化合物の量が減少し、強度の向上が不足する。
最も高い強度を得るための時効処理条件(T6)は、例えば、100℃から130℃で10時間から30時間、より好ましくは、110℃から120℃で12時間から25時間である。耐食性を重視する場合は、T73、T74、T76の時効処理を選択できる。
本実施形態のアルミニウム合金加工材は、上記の組成であり、かつ塑性加工、溶体化処理、焼き入れ処理及び時効処理が順次施されることにより、高強度のアルミニウム合金加工材とすることができる。
下記[表1]のA〜Iの成分の鋳塊を連続鋳造にて得た。鋳塊の直径は254mmである。これらの鋳塊をHO処理(460℃、24時間、昇温速度は50℃/h)した後、800mmの長さに切断した。
押出材の直径は25mmで2本立、間接押出で実施した。押出条件は鋳塊温度380℃、押出速度は1m/minであった。押出比は52である。
アルミニウム合金試験材の強度を、引張試験により評価した。引張試験はJIS14A号の引張試験片に加工して実施した。試験片の平行部形状は径10mm、長さ60mmとし、標点間距離は50mmとした。引張試験はJIS2201に準拠して実施した。
引張試験の結果を[表2]に示す。
Dは、伸びと絞りが上記の基準を満たしていない。これは、Cuの添加量とZn/Mgが本発明で規定する下限値未満であり、かつMgの添加量が本発明で規定する上限値より多いためにしたことが原因だと考えられる。
Eは、伸びと絞りが上記の基準を満たしていない。これは、Zn/Mgが本発明で規定する下限値未満であり、かつMgの添加量が本発明で規定する上限値より多いために晶出物の増加や、析出組織に起因する結果と考えられる。
Gは、伸びと絞りが上記の基準を満たしていない。これは、ZnとMgの添加量が本発明で規定する上限値より多く、Cuの添加量が本発明で規定する下限値未満であるため、晶出物の増加や、析出組織に起因する結果と考えられる。
Hは、伸びと絞りが上記の基準を満たしていない。これは、Mgの添加量とCu+Mgが本発明で規定する上限値より多く、かつ、Zn/Mgが本発明で規定する下限値未満であるために、晶出物の増加や、析出組織に起因する結果と考えられる。
また、Iは、伸びと絞りは良好である反面、引張強さと0.2%耐力が上記の基準を満たしていない。Mgの添加量が本発明で規定する下限値未満であるため、析出強化が不十分となったことが原因であると考えられる。
Claims (3)
- Zn;9質量%以上11質量%以下、Mg;1.2質量%以上1.72質量%以下、Cu;2.0質量%以上2.7質量%以下、Zr;0.04質量%以上0.25質量%以下、Cr;0.02質量%以上0.30質量%以下を含有し、
残部がAlと不可避的不純物からなり、
ZnとMgの含有量が、Zn/Mg≧4.7の関係を満たし、
MgとCuの含有量が、3.2質量%≦Mg+Cu≦4.7質量%の関係を満たし、塑性加工組織を有し、結晶粒組織が繊維状組織を含み、再結晶組織の再結晶の厚さが1.0mm以下であることを特徴とするアルミニウム合金加工材の製造方法であって、均質化処理、塑性加工、溶体化処理、焼き入れ処理及び時効処理を順次施すことを特徴とする、製造方法。 - アルミニウム合金加工材が、更にMn;0.05質量%以上0.40質量%以下を含有することを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 昇温速度50℃/h以下での均質化処理、
塑性加工として、押出比が5から100、鋳塊温度が300℃から450℃の熱間押出し加工、
440℃から470℃に保持する溶体化処理、
450℃から100℃の範囲を1000℃/分以上の冷却速度で冷却する焼き入れ処理、
100℃から180℃で10時間から30時間の時効処理を順次施すことを特徴とする請求項1又は2に記載の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015031365A JP6638193B2 (ja) | 2015-02-20 | 2015-02-20 | アルミニウム合金加工材及びその製造方法 |
PCT/JP2016/053995 WO2016132995A1 (ja) | 2015-02-20 | 2016-02-10 | アルミニウム合金加工材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015031365A JP6638193B2 (ja) | 2015-02-20 | 2015-02-20 | アルミニウム合金加工材及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016153517A JP2016153517A (ja) | 2016-08-25 |
JP6638193B2 true JP6638193B2 (ja) | 2020-01-29 |
Family
ID=56689383
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015031365A Active JP6638193B2 (ja) | 2015-02-20 | 2015-02-20 | アルミニウム合金加工材及びその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6638193B2 (ja) |
WO (1) | WO2016132995A1 (ja) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08295977A (ja) * | 1995-04-21 | 1996-11-12 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 疲労強度に優れた高強度アルミニウム合金押出材および該押出材からなるオートバイフロントフォークアウターチューブ材 |
FR2838135B1 (fr) * | 2002-04-05 | 2005-01-28 | Pechiney Rhenalu | PRODUITS CORROYES EN ALLIAGES A1-Zn-Mg-Cu A TRES HAUTES CARACTERISTIQUES MECANIQUES, ET ELEMENTS DE STRUCTURE D'AERONEF |
JP5343333B2 (ja) * | 2007-07-06 | 2013-11-13 | 日本軽金属株式会社 | 耐応力腐食割れ性に優れた高強度アルミニウム合金材の製造方法 |
CN102732761B (zh) * | 2012-06-18 | 2014-01-08 | 中国航空工业集团公司北京航空材料研究院 | 一种7000系铝合金材料及其制备方法 |
JP6249435B2 (ja) * | 2012-08-10 | 2017-12-20 | 日本軽金属株式会社 | アルミニウム−亜鉛系合金押出材およびその製造方法 |
-
2015
- 2015-02-20 JP JP2015031365A patent/JP6638193B2/ja active Active
-
2016
- 2016-02-10 WO PCT/JP2016/053995 patent/WO2016132995A1/ja active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016132995A1 (ja) | 2016-08-25 |
JP2016153517A (ja) | 2016-08-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5698695B2 (ja) | 自動車用アルミニウム合金鍛造材およびその製造方法 | |
JP6955483B2 (ja) | 耐食性に優れ、良好な焼入れ性を有する高強度アルミニウム合金押出材及びその製造方法 | |
JP5431233B2 (ja) | アルミニウム合金鍛造材およびその製造方法 | |
JP6420553B2 (ja) | アルミニウム合金、アルミニウム合金線材、アルミニウム合金線材の製造方法、アルミニウム合金部材の製造方法、及びアルミニウム合金部材 | |
JP5834077B2 (ja) | アルミニウム合金及びそれを用いた押出形材の製造方法 | |
JP6344816B2 (ja) | 高強度アルミニウム合金押出薄肉形材およびその製造方法 | |
JP6022882B2 (ja) | 高強度アルミニウム合金押出材及びその製造方法 | |
US20140332121A1 (en) | Magnesium alloy having high ductility and high toughness, and preparation method thereof | |
JPWO2008072776A1 (ja) | 高強度アルミニウム合金材およびその製造方法 | |
EP2049696A2 (en) | High strength, heat treatable al-zn-mg aluminum alloy | |
JP5204793B2 (ja) | 耐応力腐食割れ性に優れた高強度アルミニウム合金押出材 | |
SI24911A (sl) | Visokotrdna aluminijeva zlitina Al-Mg-Si in njen postopek izdelave | |
JP6638192B2 (ja) | アルミニウム合金加工材及びその製造方法 | |
JPH10219381A (ja) | 耐粒界腐食性に優れた高強度アルミニウム合金およびその製造方法 | |
JP2004084058A (ja) | 輸送機構造材用アルミニウム合金鍛造材の製造方法およびアルミニウム合金鍛造材 | |
KR101680041B1 (ko) | 고연성 및 고인성의 마그네슘 합금 가공재 및 그 제조방법 | |
JP6612029B2 (ja) | 耐衝撃性に優れる高強度アルミニウム合金押出材及びその製造方法 | |
JPH10219413A (ja) | 耐粒界腐食性に優れた高強度アルミニウム合金の製造方法 | |
JP7002711B2 (ja) | マグネシウム合金 | |
JP6638193B2 (ja) | アルミニウム合金加工材及びその製造方法 | |
JP6726058B2 (ja) | Al合金鋳造物の製造方法 | |
JPH08232035A (ja) | 曲げ加工性に優れたバンパー用高強度アルミニウム合金材およびその製造方法 | |
JP7459496B2 (ja) | アルミニウム合金鍛造材の製造方法 | |
JP5823010B2 (ja) | 耐応力腐食割れ性に優れた自動車構造部材用高強度アルミニウム合金押出材 | |
KR100904503B1 (ko) | 가공용 고강도 알루미늄 합금 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170703 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180717 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20180918 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181108 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190416 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190611 |
|
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: 20191126 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191209 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6638193 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |