JPH01130811A - Ａｌ−Ｌｉ系合金押出材の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はＡｌ−Ｌｉ系合金押出材の製造方法に関する
。

従来の技術及びその問題点 Ａｌ−Ｌｉ系合金は、低密度、高剛性が得られるため、
例えば航空機構造用材料等にその適用が期待されている
。

ところで、Ｌｉは化学的に極めて活性で不活性ガスを除
く、０％Ｎ５ＣＳＩ等の非金属元素に対し高い反応性を
示し、特に高温領域においてはその化学的活性度がより
高くなる。このためＡｌ−Ｌｉ系合金は高温領域で大気
や水分と強い反応を起し、それゆえ該合金を他の合金と
同じ常法に従う溶解・鋳造工程及び押出工程を経て押出
材として得る場合次のような問題があった。

即ち、溶解工程においては、Ａｌ−Ｌｉ系合金の溶湯が
大気中で極めて酸化し易いため、多量に発生した酸化物
が混入して材料特性が低下する等の問題があった。また
鋳造工程においては特にＤＣ鋳造では溶湯と冷却水とが
激しく反応して甚しくは爆発を起すことがあるという問
題があった。また鋳造後実施する均熱処理工程や、押出
前に実施するビレットの予熱工程においては、これらを
大気中で行うとビレット表面のＬｉがやはり酸化すると
いう問題があった。

この発明はかかる従来技術の問題点に鑑みてなされたも
のであって、Ａｌ−Ｌｉ系合金押出材の製造工程におい
て、冷却時の爆発の危険性を解消しうるとともに、該合
金の酸化を可及的防止しうるＡｌ−Ｌｉ系合金押出材の
製造方法の提供を目的とするものである。

問題点を解決するための手段 上記目的において、この発明は、先ず第１に、Ａｆｌ−
Ｌｉ系合金の溶湯を、加圧凝固用金型内に注湯して加圧
凝固せしめることにより、冷却水を用いることなくビレ
ットを作製すること、及び第２に、上記加圧凝固工程に
よってビレットの組織を微細なものとなしえ、従来の均
質化処理工程を不要とすること、及び第３に、加圧凝固
工程によりビレットが所定の押出加工に適する温度にま
で冷却された時点で該工程を終了したのち、すぐさま該
ビレットを押出すことにより、押出前のビレット予熱工
程を不要とすることを特徴とするものである。

即ちこの発明は、Ａｌ−Ｌｉ系合金を溶解し、その溶湯
をまず加圧凝固用金型内に注湯して加圧凝固せしめるこ
とによりビレットを作製するとともに、この加圧凝固工
程によりビレットが所定の押出加工に適する温度にまで
冷却された時点で該工程を終了したのち、すぐさま該ビ
レットを押出加工することを特徴とするＡｌ−Ｌｉ系合
金押出材の製造方法を要旨とする。

この発明に用いるＡｌ　−Ｌ　ｉ系合金とは、アルミニ
ウムをベースとして少なくともＬｉを含有し、あるいは
さらにＣｕ、Ｆｅ、Ｓ　ｔ、Ｍｎ。

Ｃｄ、Ｔｉ％Ｍｇｓ　Ｃｒｓ　Ｚｎ％Ｚｒ等の１種また
は２種以上を含有する合金をいう。

、この発明の実施においては、先ず上記アルミニウム合
金を溶解する。溶解はＡｌ−Ｌｉ系合金の酸化防止のた
め、非酸化性雰囲気中にて行うのが良い。非酸化性雰囲
気としてはＡｒ等の不活性ガス雰囲気を挙げうる。次に
その溶湯を加圧凝固用金型内に注湯する。注湯後加圧凝
固用金型内の溶湯を加圧凝固せしめることにより、欠陥
のない結晶粒の微細なビレットの作製を行いうるちので
ある。加圧凝固用金型は、これに押出機のコンテナを利
用するものとしても良い。

即ち、／１−Ｌｉ系合金溶湯を直接該コンテナに注入し
、ステムで加圧しつつ凝固させるものとしても良い。も
ちろん、この場合、上記コンテナの前面は盲ダイスを付
設して塞ぎ加圧凝固中の溶湯の噴き打しを防ぐものとす
ることが必要である。また上記の注湯に際しては、前記
金型を予め２５０〜３５０℃程度に加熱しておくものと
することが望ましい。これによりビレットに一層微細な
組織を得ることを可能にする。

即ち、２５０℃程度未満であると、注湯後前記アルミニ
ウムの凝固がすぐに開始してしまい、加圧凝固による効
果が充分に達成され難い。−方３５０℃を超える高温に
加熱しておくと、冷却速度がおそくなり、晶出物が成長
して上記微細化効果を充分に達成し難いものとなる傾向
がみられる。

注湯後、すぐさま前記金型内の溶湯を加圧ピストンによ
り加圧し、凝固を進行せしめることによってビレットを
作製する。即ち加圧凝固法によってビレットを作製する
。この際の加圧力は、５０に９ｆ／ｄ以上であれば加圧
凝固の効果を得ることができるが、好ましくは３００〜
１０００Ｋｔｆ／ａｉ程度とするのが良い。このように
、所定の加圧状態下において／１−Ｌｉ系合金を凝固さ
せることにより、晶出物の小さなビレットを作製しうる
。従って、従来の鋳造法によってビレットを作製する場
合、組織の均一化と微細化を図るために必要とした爾後
の加熱均質化処理を省略することが可能となり、均質化
工程における該合金の酸化を防止できる。のみならず、
該処理のための熱エネルギ及び処理時間の節約を達成し
うる。なお、加圧凝固により、晶出物の微細化を図りつ
る理由は、加圧により金型と溶湯の間及び溶湯内の空隙
が消滅し、冷却速度が増大することが１つの要因になっ
ているものと推測される。

上記加圧凝固の進行によりビレットの温度が押出加工に
適する温度、例えば液相温度の１／２程度にまで低下し
半溶融状態となった時点で加圧凝固工程を終了し、すぐ
さまそのビレットを押出機のコンテナに充填し、直ちに
これを押出して所要のアルミニウム押出材を得る。この
ような手順を採用することにより、押出加工に際しての
ビレットの予熱工程を省くことが可能となり、予熱処理
工程における該合金の酸化を防止できる。のみならず該
処理に要するエネルギ及び時間を節約し、合金押出材の
製造能率の向上及び製造コストの低減の利益を享受しつ
る。

発明の効果 この発明は、上述の次第で、ビレットを作製するのに、
溶融したＡΩ−Ｌｉ合金を先ず加圧凝固用金型内に注湯
して加圧凝固せしめる方法を採用するため、従来の鋳造
法のように冷却水を用いて冷却する必要はなくなり、冷
却水と溶湯とが反応して爆発する危険を解消しえ、かつ
ビレットの作製工程を簡素化しうる。さらに上記加圧凝
固によって、組織の微細な、しかも均質なビレットを得
ることができるから、従来行っていたビレット鋳造後の
均質化処理はこれを不要とでき、従って、該処理におけ
るビレットの酸化に対してその防止対策等を考慮する必
要がなくなるのみならず、該処理のために要していた多
大な熱エネルギ及び時間を省略しうる。

かつ晶出物の微細なビレットが得られるため、次工程の
押出加工に際しての所要押出応力を減少しうる。さらに
また、上記加圧凝固工程によりビレットが所定の押出加
工に適する温度にまで冷却された時点で次工程を終了し
、すぐさま該ビレットを押出加工するものであるから、
従来押出加工に際して行っていたビレットの予熱処理も
またこれを省略することが可能となる。

従って該予熱処理におけるビレットの酸化に対してその
防止対策等を考慮する必要がなくなるのみならず、該処
理に要する熱エネルギ及び時間を省略しうる。このよう
に、この発明によれば、Ａｌ−Ｌｉ系合金押出材の製造
工程において、冷却水との反応による爆発の危険を解消
しうるとともに合金表面の酸化を可及的防止でき、ひい
ては表面硬度等の材料特性に優れた押出材の提供が可能
となる。かつまた製造工程の簡素化、全工程に要する時
間の短縮化を図りえて、ひいては製造効率の向上及び製
造コストの低減を図りうる。

実施例 次にこの発明の実施例を従来例との対比において示す。

上記第１表に示す組成からなるＡｌ−Ｌｉ系合金（２０
２０相当合金）を、７２０℃のＡｒ雰囲気中で溶解した
。モして該溶湯を予め２７０℃に加熱された直径３イン
チの加圧凝固用金型に注湯したのち、３５ＯＮｆ／ｃｄ
の圧力で加圧凝固操作を行い、ビレットを作製した。こ
こに、この加圧凝固工程でビレットが５００℃に冷却さ
れた時点で、これを凝固用金型から取出してすぐさま３
００トンの押出機のコンテナに供給し、そのまま押出加
工を行い、幅３０１Ｍｔ、肉厚５ｗｔの平板状アルミニ
ウム押出材を得た。

その後、上記１こより得た押出材を、Ａｒガス雰囲気中
で５３０℃の容体化処理を行い、続いて１８０℃×１２
時間の時効処理を行ってＴ６材としたのち、該材料の表
面及び内部のＨｖ硬さを測定した。

［比較例］ 上記実施例と同一組成のＡｆｌ−Ｌｉ系合金を用い、該
合金を７２０℃のＡ「雰囲気中で溶解したのち、鋳造用
金型に注湯してビレットを作製した。そしてこのビレッ
トに大気中で５００℃×１６時間の均質化処理を行った
。しかるのち該ビレットに大気中で予熱処理を施して５
００℃の温度としたのち、実施例と同一条件で同一形状
の押出材に押出した。

その後、実施例と同一の容体化処理、時効処理を順次的
に実施したのち、該材料の表面及び内部のＨｖ硬さを測
定した。

これらの結果を下記第２表に示す。

第２表 第２表の結果から明らかなように、この発明に係る製造
方法によって得られたアルミニウム押出材は、大気中で
ビレットの均質化処理及び予熱処理を行った比較法によ
って得られたアルミニウム押出材と比較して、表面内部
共に硬さに優れ、特に表面硬さにおいて優れたものであ
った。このことは、比較例においては均質化処理工程、
予熱工程においてビレット表面が酸化されたため硬さが
低下したことを意味し、従って均質化処理及び予熱処理
が不要である本発明によれば材料特性に優れた押出材の
提供が可能であることを確認しえた。

以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａｌ−Ｌｉ系合金を溶解し、その溶湯をまず加圧
   凝固用金型内に注湯して加圧凝固せしめることによりビ
   レットを作製するとともに、この加圧凝固工程によりビ
   レットが所定の押出加工に適する温度にまで冷却された
   時点で該工程を終了したのち、すぐさま該ビレットを押
   出加工することを特徴とするＡｌ−Ｌｉ系合金押出材の
   製造方法。
2. （２）加圧凝固用金型として押出機のコンテナを用いる
   特許請求の範囲第１項記載のＡｌ−Ｌｉ系合金押出材の
   製造方法。