JPH01108339A - ピストン用耐熱高強度アルミニウム合金 - Google Patents
ピストン用耐熱高強度アルミニウム合金Info
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- JPH01108339A JPH01108339A JP26588287A JP26588287A JPH01108339A JP H01108339 A JPH01108339 A JP H01108339A JP 26588287 A JP26588287 A JP 26588287A JP 26588287 A JP26588287 A JP 26588287A JP H01108339 A JPH01108339 A JP H01108339A
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Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明はピストン用耐熱高強度アルミニウム合金に関す
る。
る。
(従来の技術)
内燃機関のピストンは、軽く、しかも高温における強度
が優れていることが要求される。
が優れていることが要求される。
このため、ピストン用アルミニウム合金としては、一般
に、耐熱性に優れ、軽く、熱膨張係数の小さいローエッ
クス合金(例えばJISAC8A)が用いられ、主とし
て金型重力鋳造法により製造されていた。また、耐熱性
かつ高強度のアルミニウム合金として、重量比テケイ素
(Si)9ないし14%、fI(Cu)4ないし5.5
%、マグネシウム(Mg)0.5ないし1.5%、ニッ
ケル(Ni)0.5ないし1.5%、チタン(T i)
0.1ないし0.25%、マンガン(M n)0.3
%以下及び残部AIからなるアルミニウム合金が特開昭
61−26743号に開示されている。ところで、近年
、内燃機関の高出力化にともなってピストンにかかる負
荷が増大してきたため、従来にも増して、高強度かつ高
信鯨性が求められるようになった。
に、耐熱性に優れ、軽く、熱膨張係数の小さいローエッ
クス合金(例えばJISAC8A)が用いられ、主とし
て金型重力鋳造法により製造されていた。また、耐熱性
かつ高強度のアルミニウム合金として、重量比テケイ素
(Si)9ないし14%、fI(Cu)4ないし5.5
%、マグネシウム(Mg)0.5ないし1.5%、ニッ
ケル(Ni)0.5ないし1.5%、チタン(T i)
0.1ないし0.25%、マンガン(M n)0.3
%以下及び残部AIからなるアルミニウム合金が特開昭
61−26743号に開示されている。ところで、近年
、内燃機関の高出力化にともなってピストンにかかる負
荷が増大してきたため、従来にも増して、高強度かつ高
信鯨性が求められるようになった。
そのため、重力鋳造法よりも組織が緻密になり、欠陥が
少なく、強度の高い製品が得られる竪型加圧鋳造法や溶
湯鋳造法等の加圧鋳造法が行われている。該方法に用い
るアルミニウム合金としては、重量比で鉄(Fe)を1
.22%以下、マンガン(Mn)を0.65%以下、ニ
ッケル(Ni)を0.65ないし2.5%、銅(Cu)
を0.8ないし1.3%、ケイ素(SL)を11.0な
いし13.0%、マグネシウム(Mg)を0.7ないし
1.3%、亜鉛(Zn)を0.1%以下、チタン(Ti
)を0.2%以下含み、且つ鉄(Fe)、マンガン(M
n)、ニッケル(Ni)の含有量が Fe%≦(F e +Mn +N i)%−1,1%F
e%≧(F e +Mn+N i)%−3.1%Fe%
≦−0.12 (F e +Mn+N i)%+1.5
%及び Fe%〉0.8% の4式で規定される範囲内にあることを特徴とする、強
度に優れ、型かじりの少ないアルミニウム合金が特開昭
61−195948号で提案されている。
少なく、強度の高い製品が得られる竪型加圧鋳造法や溶
湯鋳造法等の加圧鋳造法が行われている。該方法に用い
るアルミニウム合金としては、重量比で鉄(Fe)を1
.22%以下、マンガン(Mn)を0.65%以下、ニ
ッケル(Ni)を0.65ないし2.5%、銅(Cu)
を0.8ないし1.3%、ケイ素(SL)を11.0な
いし13.0%、マグネシウム(Mg)を0.7ないし
1.3%、亜鉛(Zn)を0.1%以下、チタン(Ti
)を0.2%以下含み、且つ鉄(Fe)、マンガン(M
n)、ニッケル(Ni)の含有量が Fe%≦(F e +Mn +N i)%−1,1%F
e%≧(F e +Mn+N i)%−3.1%Fe%
≦−0.12 (F e +Mn+N i)%+1.5
%及び Fe%〉0.8% の4式で規定される範囲内にあることを特徴とする、強
度に優れ、型かじりの少ないアルミニウム合金が特開昭
61−195948号で提案されている。
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、内燃機関の高性能化に伴い、ピストンは
さらに高い温度に曝されるようになっできたため、ピス
トン用アルミニウム合金としては、高温での材料特性、
即ち高温強度が従来のアルミニウム合金よりも更に優れ
ているものが要求されている。
さらに高い温度に曝されるようになっできたため、ピス
トン用アルミニウム合金としては、高温での材料特性、
即ち高温強度が従来のアルミニウム合金よりも更に優れ
ているものが要求されている。
本発明は、上記要求に答えるもので、高温、特に150
ないし250℃における強度を向上させたピストン用ア
ルミニウム合金を提供することを目的とする。
ないし250℃における強度を向上させたピストン用ア
ルミニウム合金を提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段)
上記の目的を達成するために、本発明のピストン用耐熱
高強度アルミニウム合金は、ケイ素(31)9〜12重
量%、!fil(Cu)0.5〜2.5重量%、マグネ
シウム(Mg)0.8〜2.0重量%、コバルト(Co
) 0.5〜3重量%、ニッケル(Ni)1〜3重量
%、鉄(F e) 0.3〜1重量%、マンガン(Mn
)0.1〜1重量%、チタン(T i)0.01〜0.
15重量%及びアルミニウム(Al)を含有することを
特徴とする。
高強度アルミニウム合金は、ケイ素(31)9〜12重
量%、!fil(Cu)0.5〜2.5重量%、マグネ
シウム(Mg)0.8〜2.0重量%、コバルト(Co
) 0.5〜3重量%、ニッケル(Ni)1〜3重量
%、鉄(F e) 0.3〜1重量%、マンガン(Mn
)0.1〜1重量%、チタン(T i)0.01〜0.
15重量%及びアルミニウム(Al)を含有することを
特徴とする。
本発明のピストン用耐熱高強度アルミニウム合金は、好
ましくは、ナトリウム(N a )0.001〜0.0
05重量%を含有する。
ましくは、ナトリウム(N a )0.001〜0.0
05重量%を含有する。
以下に、本発明のピストン用耐熱高強度アルミ合金の組
成の限定理由を示す。なお、本明細書においては、%は
重量%を意味する。
成の限定理由を示す。なお、本明細書においては、%は
重量%を意味する。
Stは、流動性、鋳造性を向上させるが、9%未満では
充分な鋳造性が得られず、12%を超えると、初晶St
が晶出し、靭性が低下するため、9%以上、12%以下
とした。
充分な鋳造性が得られず、12%を超えると、初晶St
が晶出し、靭性が低下するため、9%以上、12%以下
とした。
Cuは、固溶体を硬化させ、強度を向上させるが、0.
5%未満では高温での強度向上の効果が小さく、2.5
%より高いと流動性が悪くなり、鋳造性が劣るため、0
.5%以上、2.5%以下とした。
5%未満では高温での強度向上の効果が小さく、2.5
%より高いと流動性が悪くなり、鋳造性が劣るため、0
.5%以上、2.5%以下とした。
Mgは、Mg1stの析出物を生成して合金を強化する
が、0.8%未満では、強化の効果が小さく、2.0%
を超えると、鋳造性及び靭性が悪化するため、0.8%
以上、2.0%以下とした。
が、0.8%未満では、強化の効果が小さく、2.0%
を超えると、鋳造性及び靭性が悪化するため、0.8%
以上、2.0%以下とした。
Coは、高温強度を強化させるが、0.5%未満では、
効果が小さく、また、3%を超えても、添加量の割には
効果がなく、コストアップにつながるため、0.5%以
上、3%以下とした。
効果が小さく、また、3%を超えても、添加量の割には
効果がなく、コストアップにつながるため、0.5%以
上、3%以下とした。
Niは、高温強度を強化させるが、1%未満では効果が
小さく、3%を超えるとAl−Fe−Ni及びAl−N
i−CuO晶出が多くなり、熱衝撃に対する抵抗性が悪
くなるため、1%以上、3%以下とした。
小さく、3%を超えるとAl−Fe−Ni及びAl−N
i−CuO晶出が多くなり、熱衝撃に対する抵抗性が悪
くなるため、1%以上、3%以下とした。
Feは、金型とのかじりを少なくするために添加される
が、0.3%未満では効果が弱く、1%を超えると強度
が低下するため、0.3%以上、1%以下とした。
が、0.3%未満では効果が弱く、1%を超えると強度
が低下するため、0.3%以上、1%以下とした。
Mnは、針状のA1aFe相を塊状にして靭性を向上さ
せるが、0.1%未満では効果が弱く、1%を超えると
、巨大な化合物を生成し、強度が低下するため、0.1
%以上、1%以下とした。
せるが、0.1%未満では効果が弱く、1%を超えると
、巨大な化合物を生成し、強度が低下するため、0.1
%以上、1%以下とした。
Tiは、組織の微細化効果があり、機械的性質を安定さ
せるが、0.01%未満では効果が小さく、0.15%
を超えると、Al−Ti−3iの巨大な化合物を生成し
、靭性が低下するため、0.01%以上、0.15%以
下とした。
せるが、0.01%未満では効果が小さく、0.15%
を超えると、Al−Ti−3iの巨大な化合物を生成し
、靭性が低下するため、0.01%以上、0.15%以
下とした。
Naは、共晶Stを微細化し、改良処理を行なうために
添加されるが、0.001%未満では、完全な微細化組
織にならず、一部針状のStが残る。また、0.005
%より多く添加しても、添加量はどの微細化効果は得ら
れないため、0.001%以上、0.005%以下とし
た。
添加されるが、0.001%未満では、完全な微細化組
織にならず、一部針状のStが残る。また、0.005
%より多く添加しても、添加量はどの微細化効果は得ら
れないため、0.001%以上、0.005%以下とし
た。
(作用)
本発明のピストン用耐熱高強度アルミ合金は、Si、C
u、Mg5Co、Ni、Fe。
u、Mg5Co、Ni、Fe。
Mn、Ti及びAIを所定の割合で含有するアルミ合金
からなるため、高温条件下でも、耐熱性及び強度が高い
。
からなるため、高温条件下でも、耐熱性及び強度が高い
。
(実施例)
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例1〜5:
下記の第1表に示す成分のうち、ナトリウム(Na)を
除いた材料を、800 ”Cで溶解した後、Na添加処
理を施し、脱ガスを行なって、第1表の組成のアルミニ
ウム合金を得た。
除いた材料を、800 ”Cで溶解した後、Na添加処
理を施し、脱ガスを行なって、第1表の組成のアルミニ
ウム合金を得た。
これを1.LISd号試験片のとれる母金型を用いて、
金型型温300℃にて、鋳造した。得られた鋳造品に、
520℃で4時間の溶体化処理を施し、水焼入れを行っ
た後、210”Cで5時間の時効処理を行った。
金型型温300℃にて、鋳造した。得られた鋳造品に、
520℃で4時間の溶体化処理を施し、水焼入れを行っ
た後、210”Cで5時間の時効処理を行った。
なお、比較別品の製造のためには、第1表に比較例とし
て記載した組成を存する、従来使用されているローエッ
クスA1合金(JIS AC8A)を使用した。
て記載した組成を存する、従来使用されているローエッ
クスA1合金(JIS AC8A)を使用した。
第1表
上記の方法により得られた製品の中央から、JIS4号
の引張試験片を切り出し、各実施例の引張試験片につい
て、それぞれ室温、150℃、200℃、250°Cの
温度で引張試験を行った。
の引張試験片を切り出し、各実施例の引張試験片につい
て、それぞれ室温、150℃、200℃、250°Cの
温度で引張試験を行った。
150 ”C,200℃及び250℃の高温引張試験に
ついては、100時間の予備過熱を行った後に試験した
。試験装置としては、20トンのオートグラフを使用し
た。結果を下記の第2表に示す。
ついては、100時間の予備過熱を行った後に試験した
。試験装置としては、20トンのオートグラフを使用し
た。結果を下記の第2表に示す。
第2表
表より明らかなように、本発明の組成のアルミニウム合
金により製造した製品は、比較測高に比べて、室温、1
50℃、200°C及び250℃の各温度において引張
強度が高い。
金により製造した製品は、比較測高に比べて、室温、1
50℃、200°C及び250℃の各温度において引張
強度が高い。
(発明の効果)
本発明のピストン用耐熱高強度アルミニウム合金は、S
t、Cu、Mg5Co、Ni。
t、Cu、Mg5Co、Ni。
Fe、Mn、Ti及びAIを所定の割合で含有するアル
ミニウム合金からなるため、高温、特に150ないし2
50℃の高温条件下において、高い強度が達成される。
ミニウム合金からなるため、高温、特に150ないし2
50℃の高温条件下において、高い強度が達成される。
また、該合金は、靭性、鋳造性にも優れている。従って
、本発明のアルミニウム合金は、良好な鋳造性で鋳造さ
れ、これにより製造されたピストンは、欠陥が少なく、
信幀性も高い。しかも、高性能化された内燃機関におい
て、高温に曝された場合でも、高い強度が得られ、非常
に優れた耐久性を示す。
、本発明のアルミニウム合金は、良好な鋳造性で鋳造さ
れ、これにより製造されたピストンは、欠陥が少なく、
信幀性も高い。しかも、高性能化された内燃機関におい
て、高温に曝された場合でも、高い強度が得られ、非常
に優れた耐久性を示す。
(ほか2名)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ケイ素(Si)9〜12重量%、銅(Cu)0.5〜
2.5重量%、マグネシウム(Mg)0.8〜2.0重
量%、コバルト(Co)0.5〜3重量%、ニッケル(
Ni)1〜3重量%、鉄 (Fe)0.3〜1重量%、マンガン(Mn)0.1〜
1重量%、チタン(Ti)0.01〜0.15重量%及
びアルミニウム(Al)を含有するピストン用耐熱高強
度アルミニウム合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26588287A JPH01108339A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | ピストン用耐熱高強度アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26588287A JPH01108339A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | ピストン用耐熱高強度アルミニウム合金 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01108339A true JPH01108339A (ja) | 1989-04-25 |
Family
ID=17423409
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26588287A Pending JPH01108339A (ja) | 1987-10-21 | 1987-10-21 | ピストン用耐熱高強度アルミニウム合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01108339A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0273935A (ja) * | 1988-09-08 | 1990-03-13 | Honda Motor Co Ltd | 機械構造部材用高強度アルミニウム合金 |
EP0924310A1 (en) * | 1997-12-20 | 1999-06-23 | Federal-Mogul Bradford Limited | Aluminium alloy containing silicon for use as pistons in automobiles |
JP2008291364A (ja) * | 2007-05-24 | 2008-12-04 | Aluminium Rheinfelden Gmbh | 耐熱性アルミニウム合金 |
WO2019243411A1 (de) * | 2018-06-20 | 2019-12-26 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Aluminiumlegierung, verfahren zur herstellung eines motorbauteils, motorbauteil und verwendung einer aluminiumlegierung zur herstellung eines motorbauteils |
CN113528876A (zh) * | 2021-07-05 | 2021-10-22 | 东南大学 | 通过Gd微合金化提高耐热铝合金室温和高温强度的方法 |
-
1987
- 1987-10-21 JP JP26588287A patent/JPH01108339A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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