JPH01198444A - 改良された疲れ強さをもつアルミニウム合金材料特に棒材及びその製造方法 - Google Patents
改良された疲れ強さをもつアルミニウム合金材料特に棒材及びその製造方法Info
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- JPH01198444A JPH01198444A JP63307678A JP30767888A JPH01198444A JP H01198444 A JPH01198444 A JP H01198444A JP 63307678 A JP63307678 A JP 63307678A JP 30767888 A JP30767888 A JP 30767888A JP H01198444 A JPH01198444 A JP H01198444A
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
-
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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】
本発明は改良された疲れ強さをもつアルミニウム合金材
料及び該材料の製造方法に係る。
料及び該材料の製造方法に係る。
アルミニウムが鋼鉄の３倍も軽量でありすぐれた耐食性
をもつことは公知である。アルミニウムを銅及びマグネ
シウムのごとき金属と合金化すると機械的強度がかなり
向上する。更に、この合金にケイ素を添加すると対摩耗
性の高い材料が得られる。またこれらの合金に鉄、ニッ
ケル、コバルト、クロム及びマンガンのごとき別の元素
を添加すると諸特性が調和的に向上し、自動車部品、特
にエンジン、ピストン、シリンダ等の製造に極めて適し
た材料が得られる。
をもつことは公知である。アルミニウムを銅及びマグネ
シウムのごとき金属と合金化すると機械的強度がかなり
向上する。更に、この合金にケイ素を添加すると対摩耗
性の高い材料が得られる。またこれらの合金に鉄、ニッ
ケル、コバルト、クロム及びマンガンのごとき別の元素
を添加すると諸特性が調和的に向上し、自動車部品、特
にエンジン、ピストン、シリンダ等の製造に極めて適し
た材料が得られる。
例えば、欧州特許第１４４８９８号は、１０〜３６重量
％のケイ素と１〜１２重量％の銅と０．１〜３重量％の
マグネシウムとを含み、Ｆｅ、 Ｎｉ、 Ｃｏ、 Ｃｒ
及びＭｎから成るグループから選択された元素１種類以
上を２〜１０重量％含むアルミニウム合金を開示してい
る。
％のケイ素と１〜１２重量％の銅と０．１〜３重量％の
マグネシウムとを含み、Ｆｅ、 Ｎｉ、 Ｃｏ、 Ｃｒ
及びＭｎから成るグループから選択された元素１種類以
上を２〜１０重量％含むアルミニウム合金を開示してい
る。
この合金は航空産業及び自動車産業で部品の製造に使用
され得る。このような部品は、圧縮及び延伸による成形
に加えて２５０〜５５０℃における熱処理段階を含む粉
末冶金によって得られる。
され得る。このような部品は、圧縮及び延伸による成形
に加えて２５０〜５５０℃における熱処理段階を含む粉
末冶金によって得られる。
これらの材料は前記のごとき緒特性を充足させることは
できるが疲れ強さに関しては十分でない。
できるが疲れ強さに関しては十分でない。
疲労が、一連の不連続応力の作用をうける材料中に生じ
る金属組織の局部的及び漸進的な永久変化に対応するも
のであり、応力作用が多少にかかわらず複数サイクル繰
り返されると材料の亀裂及び破損に至ることもあり、こ
のとき材料は、材料を引張破壊するために材料に連続的
に作用させるべき所要応力をはるかに下回る強さの応力
で破損することは当業者に公知である。このような理由
で、欧州特許第１４４８９８号に記載された弾性率、引
張強さ及び硬度の値から合金の疲れ強さを期待すること
はできない。
る金属組織の局部的及び漸進的な永久変化に対応するも
のであり、応力作用が多少にかかわらず複数サイクル繰
り返されると材料の亀裂及び破損に至ることもあり、こ
のとき材料は、材料を引張破壊するために材料に連続的
に作用させるべき所要応力をはるかに下回る強さの応力
で破損することは当業者に公知である。このような理由
で、欧州特許第１４４８９８号に記載された弾性率、引
張強さ及び硬度の値から合金の疲れ強さを期待すること
はできない。
しかしながら、例えば動的に機能し周期的応力の作用を
受けるピストンロッドまたはピストンピンのごとき部品
にとっては、疲れ強さは重要な問題である。
受けるピストンロッドまたはピストンピンのごとき部品
にとっては、疲れ強さは重要な問題である。
本出願人はこの問題に注目し、前出の特許の範囲に包含
される合金をベースとして製造された合金がいくつかの
用途に適した疲れ強さを有するが、その組成を変更する
ことによって疲れ強さを更に改良できることを知見した
。即ち本出願人は、１１〜２２重量％のケイ素と２〜５
重量％の鉄と０．５〜４重量％の銅と０．２〜１．５重
量％のマグネシウムとを含有し更に０．４〜１．５重量
％のジルコニウムを含有することを特徴とするアルミニ
ウム合金を開発した。
される合金をベースとして製造された合金がいくつかの
用途に適した疲れ強さを有するが、その組成を変更する
ことによって疲れ強さを更に改良できることを知見した
。即ち本出願人は、１１〜２２重量％のケイ素と２〜５
重量％の鉄と０．５〜４重量％の銅と０．２〜１．５重
量％のマグネシウムとを含有し更に０．４〜１．５重量
％のジルコニウムを含有することを特徴とするアルミニ
ウム合金を開発した。
本出願人は、適切な効果を得るための下限値０．４％と
有意な改良が得られる上限値１．５％との間の量でジル
コニウムをその他の元素に添加すると、得られた合金材
料の疲れ強さが従来技術の合金で得られるその他の緒特
性及び機械加工能力を損なうことなく改良されることを
知見した。
有意な改良が得られる上限値１．５％との間の量でジル
コニウムをその他の元素に添加すると、得られた合金材
料の疲れ強さが従来技術の合金で得られるその他の緒特
性及び機械加工能力を損なうことなく改良されることを
知見した。
本発明はまたこのような合金から部品を製造する方法に
係る。
係る。
請求項に記載の組成をもつ合金を調製後、早期析出現象
を完全に阻止するために９００℃を上回る温度で合金を
融解し、これを急激に凝固する。鉄及びジルコニウムの
ごとき元素は合金中でごくわずかにしか溶解しないので
、これらの元素の不均質な粗い析出を阻止して所望の詫
特性を得るためにはできるだけ急激に凝固させることが
不可欠である。
を完全に阻止するために９００℃を上回る温度で合金を
融解し、これを急激に凝固する。鉄及びジルコニウムの
ごとき元素は合金中でごくわずかにしか溶解しないので
、これらの元素の不均質な粗い析出を阻止して所望の詫
特性を得るためにはできるだけ急激に凝固させることが
不可欠である。
このような急速凝固にはいくつかの方法がある。
例えば溶融金属をガスによって噴霧化するかまたは機械
的に噴霧化し、気体（空気、ヘリウム、アルゴン）中で
冷却して粒度４００μ輪以下の粉末にし、これを単軸ブ
レスまたは等圧プレスで冷間または熱間圧縮し、次に引
抜き及び／または鍛造によって成形する方法、または例
えば米国特許第４３８９２５８号及び欧州特許第１３６
５０８号に記載された公知のｒメルトスピニング」また
は「平面流延」によって溶融合金を冷却金属表面に溶射
し、厚さ１００μｍ以下のテープを形成しこれを前記の
ごとく圧縮成形する方法、または、例えば英国特許第１
３７９２６１号に記載のごとく気体流中の噴霧化溶融合
金を「スプレーデポジション」として公知の方法で基板
に噴霧して可鍛性の凝集性デポジットを形成し、これ含
例えば鍛造、引抜きまたは型鍛造によって成形する方法
がある。
的に噴霧化し、気体（空気、ヘリウム、アルゴン）中で
冷却して粒度４００μ輪以下の粉末にし、これを単軸ブ
レスまたは等圧プレスで冷間または熱間圧縮し、次に引
抜き及び／または鍛造によって成形する方法、または例
えば米国特許第４３８９２５８号及び欧州特許第１３６
５０８号に記載された公知のｒメルトスピニング」また
は「平面流延」によって溶融合金を冷却金属表面に溶射
し、厚さ１００μｍ以下のテープを形成しこれを前記の
ごとく圧縮成形する方法、または、例えば英国特許第１
３７９２６１号に記載のごとく気体流中の噴霧化溶融合
金を「スプレーデポジション」として公知の方法で基板
に噴霧して可鍛性の凝集性デポジットを形成し、これ含
例えば鍛造、引抜きまたは型鍛造によって成形する方法
がある。
勿論これらの方法は非限定例にすぎない。
析出組織を更に改良するために、任意に機械加工後に材
料を４８０℃〜５３０℃で１〜１０時間熱処理し、次に
水中で硬化し、１５０〜２００℃で２〜３２時間焼戻し
処理すると材料の機械的特性値が改良される。
料を４８０℃〜５３０℃で１〜１０時間熱処理し、次に
水中で硬化し、１５０〜２００℃で２〜３２時間焼戻し
処理すると材料の機械的特性値が改良される。
以下の応用例から本発明がより十分に理解されよう。
以下の重量組成をもつ６種類の合金を調製した。
合金Ｎｏ、 Ｓｉ＄ ＦｅＸ ＣｕＳ Ｍｇ＄
Ｚｒｌ ＡｌＩ３ １８ ３．０ ３ １
．０ − 残部２ １８ ３．０ ３ １．０
１ 残部３ １２ ５．０ １ １．５
１．２ 残部４１５４゜ｏ ｉ ｔ ｏ、
ａ 残部５ ２０ ４．０ １ １ ０．８
残部６ １２ ５．０ ３ ０．８ ０．２
残部合金１．２及び３を粉末冶金によって製造した
。
Ｚｒｌ ＡｌＩ３ １８ ３．０ ３ １
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１ 残部３ １２ ５．０ １ １．５
１．２ 残部４１５４゜ｏ ｉ ｔ ｏ、
ａ 残部５ ２０ ４．０ １ １ ０．８
残部６ １２ ５．０ ３ ０．８ ０．２
残部合金１．２及び３を粉末冶金によって製造した
。
即ち、９００℃で溶融し、窒素雰囲気下に粒度３００μ
論の粒子の形態に噴霧化し、次に等圧プレスで３００Ｍ
Ｐａ下に圧縮し、直径４０ｅ−の棒材の形状に引抜きし
た。
論の粒子の形態に噴霧化し、次に等圧プレスで３００Ｍ
Ｐａ下に圧縮し、直径４０ｅ−の棒材の形状に引抜きし
た。
合金４．５及び６はスプレーデポジションで製造した。
即ち、円柱状ビレットの形状のデポジットを製造しこれ
を直径４０ｓｎの棒材に加工した。双方の方法で得られ
た棒材を４９０〜５２０℃で２時間処理し、水で硬化し
、１６０〜１９０℃の温度に８時間維持した。
を直径４０ｓｎの棒材に加工した。双方の方法で得られ
た棒材を４９０〜５２０℃で２時間処理し、水で硬化し
、１６０〜１９０℃の温度に８時間維持した。
これらの合金の試験標本の各々に対して一方でヤング率
を測定し他方で標準０．２１弾性限度、破壊荷重、及び
１００時間維持後の２０℃及び１５０℃の伸び率を測定
し、同時に１０７サイクルの終了後の２０℃の疲れ限度
及び耐久比を測定した。耐久比は耐久限度と破壊荷重と
の比によって規定される。
を測定し他方で標準０．２１弾性限度、破壊荷重、及び
１００時間維持後の２０℃及び１５０℃の伸び率を測定
し、同時に１０７サイクルの終了後の２０℃の疲れ限度
及び耐久比を測定した。耐久比は耐久限度と破壊荷重と
の比によって規定される。
結果を次表に示す。
ジルコニウムは疲れ強さを顕著に改良する。即ち疲れ限
度は１５０から１９２ＭＰａに向上する。
度は１５０から１９２ＭＰａに向上する。
スプレーデポジション、メルトスピニングまたは平面流
延によって得られた材料に関しても同様の結果が得られ
た。
延によって得られた材料に関しても同様の結果が得られ
た。
Claims (3)
- （１）改良された疲れ強さをもちアルミニウム以外に１
１〜２２重量％のケイ素と２〜５重量％の鉄と０．５〜
４重量％の銅と０．２〜１．５重量％のマグネシウムと
を含有し、更に０．４〜１．５重量％のジルコニウムを
含有することを特徴とするアルミニウム合金材料特に棒
材。 - （２）溶融状態の合金を急激に凝固させ、成形し、４８
０〜５３０℃で熱処理し、水で硬化させ、１５０〜２０
０℃で焼戻しすることを特徴とする請求項１に記載の材
料の製造方法。 - （３）噴霧化、スプレーデポジションまたはメルトスピ
ニングのいずれかによって急激に凝固させることを特徴
とする請求項２に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8717674 | 1987-12-07 | ||
| FR8717674A FR2624137B1 (fr) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | Pieces en alliage d'aluminium, telles que bielles notamment, ayant une resistance a la fatigue amelioree et procede de fabrication |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01198444A true JPH01198444A (ja) | 1989-08-10 |
| JPH0617550B2 JPH0617550B2 (ja) | 1994-03-09 |
Family
ID=9358003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63307678A Expired - Lifetime JPH0617550B2 (ja) | 1987-12-07 | 1988-12-05 | 改良された疲労強度をもつアルミニウム合金材料特に棒材の製造方法 |
Country Status (18)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4923676A (ja) |
| EP (1) | EP0320417B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0617550B2 (ja) |
| KR (1) | KR890010260A (ja) |
| CN (1) | CN1034585A (ja) |
| AT (1) | ATE66023T1 (ja) |
| BR (1) | BR8806421A (ja) |
| DD (1) | DD276109A5 (ja) |
| DE (1) | DE3864128D1 (ja) |
| DK (1) | DK679288A (ja) |
| ES (1) | ES2024044B3 (ja) |
| FI (1) | FI885657A (ja) |
| FR (1) | FR2624137B1 (ja) |
| HU (1) | HUT50885A (ja) |
| IL (1) | IL88586A0 (ja) |
| PL (1) | PL276247A1 (ja) |
| SU (1) | SU1722234A3 (ja) |
| YU (1) | YU220988A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2636974B1 (fr) * | 1988-09-26 | 1992-07-24 | Pechiney Rhenalu | Pieces en alliage d'aluminium gardant une bonne resistance a la fatigue apres un maintien prolonge a chaud et procede de fabrication desdites pieces |
| WO1992017302A1 (en) * | 1991-04-03 | 1992-10-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Rotor made of aluminum alloy for oil pump and method of manufacturing said rotor |
| JP3021487U (ja) * | 1995-08-08 | 1996-02-20 | 株式会社スリーリング | 自動車用アームレストカバー |
| US6070323A (en) * | 1997-02-12 | 2000-06-06 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Piston for internal combustion engine and material therefore |
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