JPH0259859B2 - - Google Patents
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- JPH0259859B2 JPH0259859B2 JP61140343A JP14034386A JPH0259859B2 JP H0259859 B2 JPH0259859 B2 JP H0259859B2 JP 61140343 A JP61140343 A JP 61140343A JP 14034386 A JP14034386 A JP 14034386A JP H0259859 B2 JPH0259859 B2 JP H0259859B2
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- aluminum alloy
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Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
- Forging (AREA)
Description
[産業上の利用分野]
本発明は溶体化処理に続く焼入れ(冷却)を空
冷又は強制空冷によつても固溶した元素が析出せ
ず、その後の人工時効処理した後に高強度(45Kg
f/mm2以上)が得られる構造用アルミニウム合金
材料の製造方法に関するものである。 ここにいう焼入とは、アルミニウム合金中の
Cu、Liなどが500℃以上の加熱により、マトリツ
クス中に溶け込ます溶体化処理をした後、水冷の
ような急冷をすることにより、溶けこんだ元素を
析出させないことであり、ここにいう焼入性と
は、溶体化処理した後の冷却速度が小さくとも
(例えば空冷によつても)溶けこんだ元素を析出
させない、ことである。溶けこんだ元素が多いほ
ど、人工時効処理で高い強度が得られる。 [従来の技術] 従来公知のアルミニウム合金には、JIS A
2024、A 7075合金のように、溶体化処理後の焼
入れに際して、水冷のような大きな冷却速度で焼
入れしないと、時効処理後に十分な強度が得られ
ない、いわゆる焼入性の悪い合金と、JIS A
6063、A 7003、7N01合金のように、空冷程度
の冷却速度でも40Kgf/mm2以下の引張強さが得ら
れる、いわゆる焼入性のよい合金がある。 従来、45Kgf/mm2以上の引張強さを得ようとす
れば、溶体化処理、焼入、時効という過程を経る
時効硬化型のアルミニウム合金、いわゆる焼入性
の悪い合金が用いられていた。 すなわち、構造用アルミニウム合金材料は、一
般に時効・析出型の合金が用いられ、板や棒など
の製品形状とした後、溶体化処理、焼入れ、人工
時効という熱処理を施し、これにより合金中に微
細な金属間化合物を析出させ、大きな強度を得る
ものである。 このような合金としてはAl−Li合金の結晶粒
形状を冷間加工で制御することにより、延性及び
靭性を改善しようとするもの(特開昭61−23751
号公報)、Al−Li−Mg−Cu系の合金で、溶体化
処理後水冷により急冷し、170℃で時効処理する
もの(特開昭58−157942号公報)、Al−Li、Al−
Li−Cu、Al−Li−Cu−Mg系の合金で、電気抵
抗値及び引張強度を高めた合金(特開昭59−
118848号公報)、Al−Li−Cu−Zr系の合金で、溶
体化処理後衝風空冷等(実施例は水冷)で冷却
し、過時効処理した後冷間加工するもの(特開昭
60−2644号公報)、Al−Li−Cu−Mg系の合金で、
均質化、溶体化、焼入れ及び焼戻しを行う工程に
おいて、均質化と溶体化との処理時間を焼入れ後
の金属間化合物の寸法が0〜5μmとなるように
長時間行うもの(特開昭60−215735号公報)、Al
−Li−Cu−Mg−Zr−Mn−Zn系合金で、溶体化
処理後に100゜F/sで冷却し、冷間加工を行つた
後、時効処理することによつて、破壊靭性を向上
させたもの(特開昭60−221543号公報)等が提案
されている。 [発明が解決しようとする課題] 上述のように従来の構造用アルミニウム合金材
料は、溶体化処理温度から水冷のような大きな冷
却速度で焼入れしないと、大きな化合物が析出
し、十分な強度が得られない、という欠点があ
る。又、大きな冷却速度で冷却すると材料にひず
みが発生し、矯正などの工程が必要となるという
欠点があつた。 そこで本発明は溶体化処理後の冷却速度が小さ
くとも(1〜10℃/s)で十分元素を固溶させ、
その後の人工時効処理で高強度(45Kgf/mm2以
上)の得られるアルミニウム合金材料の製造方法
を提供することを目的とする。 [課題を解決するための手段] 本発明による合金は、前記目的を達成するため
に下記のとおりに構成される。すなわち、Cu:
0.5〜3.0%、Mg:0.5〜4.0%及びLi:1.0〜4.0%
を含有し、残部はAlと不可避的不純物とからな
るアルミニウム合金を、溶解、鋳造をAr雰囲気
中で行い、均質化処理及び塑性加工を行つた後、
500℃以上で溶体化処理した後、1〜10℃/秒の
冷却速度で冷却した後、人工時効処理することに
より、析出物の平均粒子径を100nm以下とした
ことを特徴とする焼入性に優れた構造用Al−Cu
−Mg−Li系アルミニウム合金材料の製造方法で
ある。 [作用] 本発明による成分組成の意義と限定理由は、以
下のとおりである。 Cu: Cuは合金材料の強度向上に効果がある。この
効果は0.5%未満では少なく、又、3.5%を超える
と、加熱後の冷却時に粒界に粗大な板状のT1相
(Al2CuLi)やT2相(Al6Li3Cu)が析出しやすく
なり、時効処理後の強度が低下する。 Mg: MgはCuと同様、合金材料の強度向上に効果が
ある。この効果は、0.5%より少ないと得られず、
4.0%より多いと圧延加工時に熱間脆性が発生し、
熱間加工が困難となる。 Li: LiはCuと同じく合金の強度向上に効果がある。
Liの含有により準安定相δ′が析出し、強度向上に
貢献する。この準安定相が容易には安定相になら
ず、又、Cu系析出物の粗大化を阻止するため、
溶体化処理後の冷却速度が小さくとも、時効処理
後高い引張強さが得られるという効果がある。こ
の効果は、Li含有量が少ないと得られない。又、
4.0%より多いと安定相δ(AlLi)が析出しやすく
なり、強度が低下し、伸びや靭性も著しく低下す
る。 溶解、鋳造: 溶解、鋳造をAr雰囲気中で行うのは、活性な
金属であるLiを効率よく含有させるためである。 溶体化処理後の冷却: 溶体化処理後の冷却を空冷又は強制空冷で行う
のは、冷却時に発生するひずみを軽減させるため
である。 更に応用例として、押出しのような熱間加工で
も水冷せずに空冷のままで焼きが入れられ(空冷
のままでも析出物の析出が起らず)、又、鍛造品
や超塑性成形品に対し、空冷でも焼きがはいりや
すい(空冷のままでも析出物の析出が起らない)
ことから、大きな(焼入れ)歪みを生ずることな
く溶体化処理(析出硬化元素を完全に固溶させる
冷却)を可能とするものである。 [実施例] 本発明にかかる合金の実施例を以下に示す。 実施例 1 第1表に示す合金をAr雰囲気下において溶解、
断面150mm×200mmの鋳塊に鋳造した。鋳塊の均質
化処理をAr1気圧中で520℃、8時間行つた後、
鋳塊の長さ方向に30mmに切断し、30mmを厚さとす
る試験鋳塊を得た。次に本鋳塊を480℃に加熱し、
厚さ6mmまで熱間圧延した。これを350℃で軟化
処理後、冷間圧延により厚さ1mmの板を得た。得
られた板を520℃のAr中で40分間溶体化処理後、
水冷(1000℃/s)、強制空冷(7℃/s)、
(空冷(2℃/s)、炉冷(1×10-2℃/s)
の条件で冷却した。カツコ内の数字は、おおよそ
の冷却速度を示す。この後、時効条件(175℃×
24hr)で人工時効を施し、引張特性を調査した。
冷又は強制空冷によつても固溶した元素が析出せ
ず、その後の人工時効処理した後に高強度(45Kg
f/mm2以上)が得られる構造用アルミニウム合金
材料の製造方法に関するものである。 ここにいう焼入とは、アルミニウム合金中の
Cu、Liなどが500℃以上の加熱により、マトリツ
クス中に溶け込ます溶体化処理をした後、水冷の
ような急冷をすることにより、溶けこんだ元素を
析出させないことであり、ここにいう焼入性と
は、溶体化処理した後の冷却速度が小さくとも
(例えば空冷によつても)溶けこんだ元素を析出
させない、ことである。溶けこんだ元素が多いほ
ど、人工時効処理で高い強度が得られる。 [従来の技術] 従来公知のアルミニウム合金には、JIS A
2024、A 7075合金のように、溶体化処理後の焼
入れに際して、水冷のような大きな冷却速度で焼
入れしないと、時効処理後に十分な強度が得られ
ない、いわゆる焼入性の悪い合金と、JIS A
6063、A 7003、7N01合金のように、空冷程度
の冷却速度でも40Kgf/mm2以下の引張強さが得ら
れる、いわゆる焼入性のよい合金がある。 従来、45Kgf/mm2以上の引張強さを得ようとす
れば、溶体化処理、焼入、時効という過程を経る
時効硬化型のアルミニウム合金、いわゆる焼入性
の悪い合金が用いられていた。 すなわち、構造用アルミニウム合金材料は、一
般に時効・析出型の合金が用いられ、板や棒など
の製品形状とした後、溶体化処理、焼入れ、人工
時効という熱処理を施し、これにより合金中に微
細な金属間化合物を析出させ、大きな強度を得る
ものである。 このような合金としてはAl−Li合金の結晶粒
形状を冷間加工で制御することにより、延性及び
靭性を改善しようとするもの(特開昭61−23751
号公報)、Al−Li−Mg−Cu系の合金で、溶体化
処理後水冷により急冷し、170℃で時効処理する
もの(特開昭58−157942号公報)、Al−Li、Al−
Li−Cu、Al−Li−Cu−Mg系の合金で、電気抵
抗値及び引張強度を高めた合金(特開昭59−
118848号公報)、Al−Li−Cu−Zr系の合金で、溶
体化処理後衝風空冷等(実施例は水冷)で冷却
し、過時効処理した後冷間加工するもの(特開昭
60−2644号公報)、Al−Li−Cu−Mg系の合金で、
均質化、溶体化、焼入れ及び焼戻しを行う工程に
おいて、均質化と溶体化との処理時間を焼入れ後
の金属間化合物の寸法が0〜5μmとなるように
長時間行うもの(特開昭60−215735号公報)、Al
−Li−Cu−Mg−Zr−Mn−Zn系合金で、溶体化
処理後に100゜F/sで冷却し、冷間加工を行つた
後、時効処理することによつて、破壊靭性を向上
させたもの(特開昭60−221543号公報)等が提案
されている。 [発明が解決しようとする課題] 上述のように従来の構造用アルミニウム合金材
料は、溶体化処理温度から水冷のような大きな冷
却速度で焼入れしないと、大きな化合物が析出
し、十分な強度が得られない、という欠点があ
る。又、大きな冷却速度で冷却すると材料にひず
みが発生し、矯正などの工程が必要となるという
欠点があつた。 そこで本発明は溶体化処理後の冷却速度が小さ
くとも(1〜10℃/s)で十分元素を固溶させ、
その後の人工時効処理で高強度(45Kgf/mm2以
上)の得られるアルミニウム合金材料の製造方法
を提供することを目的とする。 [課題を解決するための手段] 本発明による合金は、前記目的を達成するため
に下記のとおりに構成される。すなわち、Cu:
0.5〜3.0%、Mg:0.5〜4.0%及びLi:1.0〜4.0%
を含有し、残部はAlと不可避的不純物とからな
るアルミニウム合金を、溶解、鋳造をAr雰囲気
中で行い、均質化処理及び塑性加工を行つた後、
500℃以上で溶体化処理した後、1〜10℃/秒の
冷却速度で冷却した後、人工時効処理することに
より、析出物の平均粒子径を100nm以下とした
ことを特徴とする焼入性に優れた構造用Al−Cu
−Mg−Li系アルミニウム合金材料の製造方法で
ある。 [作用] 本発明による成分組成の意義と限定理由は、以
下のとおりである。 Cu: Cuは合金材料の強度向上に効果がある。この
効果は0.5%未満では少なく、又、3.5%を超える
と、加熱後の冷却時に粒界に粗大な板状のT1相
(Al2CuLi)やT2相(Al6Li3Cu)が析出しやすく
なり、時効処理後の強度が低下する。 Mg: MgはCuと同様、合金材料の強度向上に効果が
ある。この効果は、0.5%より少ないと得られず、
4.0%より多いと圧延加工時に熱間脆性が発生し、
熱間加工が困難となる。 Li: LiはCuと同じく合金の強度向上に効果がある。
Liの含有により準安定相δ′が析出し、強度向上に
貢献する。この準安定相が容易には安定相になら
ず、又、Cu系析出物の粗大化を阻止するため、
溶体化処理後の冷却速度が小さくとも、時効処理
後高い引張強さが得られるという効果がある。こ
の効果は、Li含有量が少ないと得られない。又、
4.0%より多いと安定相δ(AlLi)が析出しやすく
なり、強度が低下し、伸びや靭性も著しく低下す
る。 溶解、鋳造: 溶解、鋳造をAr雰囲気中で行うのは、活性な
金属であるLiを効率よく含有させるためである。 溶体化処理後の冷却: 溶体化処理後の冷却を空冷又は強制空冷で行う
のは、冷却時に発生するひずみを軽減させるため
である。 更に応用例として、押出しのような熱間加工で
も水冷せずに空冷のままで焼きが入れられ(空冷
のままでも析出物の析出が起らず)、又、鍛造品
や超塑性成形品に対し、空冷でも焼きがはいりや
すい(空冷のままでも析出物の析出が起らない)
ことから、大きな(焼入れ)歪みを生ずることな
く溶体化処理(析出硬化元素を完全に固溶させる
冷却)を可能とするものである。 [実施例] 本発明にかかる合金の実施例を以下に示す。 実施例 1 第1表に示す合金をAr雰囲気下において溶解、
断面150mm×200mmの鋳塊に鋳造した。鋳塊の均質
化処理をAr1気圧中で520℃、8時間行つた後、
鋳塊の長さ方向に30mmに切断し、30mmを厚さとす
る試験鋳塊を得た。次に本鋳塊を480℃に加熱し、
厚さ6mmまで熱間圧延した。これを350℃で軟化
処理後、冷間圧延により厚さ1mmの板を得た。得
られた板を520℃のAr中で40分間溶体化処理後、
水冷(1000℃/s)、強制空冷(7℃/s)、
(空冷(2℃/s)、炉冷(1×10-2℃/s)
の条件で冷却した。カツコ内の数字は、おおよそ
の冷却速度を示す。この後、時効条件(175℃×
24hr)で人工時効を施し、引張特性を調査した。
【表】
試験結果を第2表に示す。発明例No.1〜6で
は、強制空冷及び空冷後時効処理した後の引張強
さが45Kg/mm2以上が得られ、又、空冷材でも水冷
材に対する強度の低下が90%以上と極めて少な
く、焼入れ性(焼入れ感受性)がよい。 これに対して、比較例のNo.7及び8はLi含有量
が少ないため準安定相のδ′による析出強化が期待
できないため、水冷材では39ないしし40Kg/mm2と
強度が低いばかりでなく、空冷材の水冷材に対す
る強度低下が大きく、焼入性が悪い。これは空冷
材では析出物が780ないし920nmと、粗大化した
ためである。 No.9は焼入性は良いがCu及びMg含有量が少な
いため、水冷材でも30Kg/mm2と強度が極めて低
い。 又、No.10はCu含有量が6.0%と高く、No.11は
Mg含有量が6.0%と高く、No.12はLi含有量が4.5
%と高いため、熱間加工性が悪く、圧延が困難で
あつた。
は、強制空冷及び空冷後時効処理した後の引張強
さが45Kg/mm2以上が得られ、又、空冷材でも水冷
材に対する強度の低下が90%以上と極めて少な
く、焼入れ性(焼入れ感受性)がよい。 これに対して、比較例のNo.7及び8はLi含有量
が少ないため準安定相のδ′による析出強化が期待
できないため、水冷材では39ないしし40Kg/mm2と
強度が低いばかりでなく、空冷材の水冷材に対す
る強度低下が大きく、焼入性が悪い。これは空冷
材では析出物が780ないし920nmと、粗大化した
ためである。 No.9は焼入性は良いがCu及びMg含有量が少な
いため、水冷材でも30Kg/mm2と強度が極めて低
い。 又、No.10はCu含有量が6.0%と高く、No.11は
Mg含有量が6.0%と高く、No.12はLi含有量が4.5
%と高いため、熱間加工性が悪く、圧延が困難で
あつた。
【表】
[発明の効果]
本発明合金材は溶体化後の焼入れが空冷程度の
冷却速度で冷却しても、時効処理後、十分な強度
が得られるため、製品にひずみを与えることなく
製造することができる。
冷却速度で冷却しても、時効処理後、十分な強度
が得られるため、製品にひずみを与えることなく
製造することができる。
Claims (1)
- 1 Cu:0.5〜3.5%(%は重量%以下同様)
Mg:0.5〜4.0%及びLi:1.0〜4.0%を含有し、残
部はAlと不可避的不純物とからなるアルミニウ
ム合金を、溶解、鋳造をAr雰囲気中で行い、均
質化処理及び塑性加工を行つた後、500℃以上で
溶体化処理した後、1〜10℃/秒の冷却速度で冷
却した後、人工時効処理することにより、析出物
の平均粒子径を100nm以下としたことを特徴と
する構造用Al−Cu−Li系アルミニウム合金材料
の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14034386A JPS62297433A (ja) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | 構造用Al―Cu―Mg―Li系アルミニウム合金材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14034386A JPS62297433A (ja) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | 構造用Al―Cu―Mg―Li系アルミニウム合金材料の製造方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11015890A Division JPH0689439B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 構造用Al―Cu―Mg―Li系アルミニウム合金材料の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62297433A JPS62297433A (ja) | 1987-12-24 |
JPH0259859B2 true JPH0259859B2 (ja) | 1990-12-13 |
Family
ID=15266623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14034386A Granted JPS62297433A (ja) | 1986-06-18 | 1986-06-18 | 構造用Al―Cu―Mg―Li系アルミニウム合金材料の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62297433A (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2180930C1 (ru) * | 2000-08-01 | 2002-03-27 | Государственное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" | Сплав на основе алюминия и способ изготовления полуфабрикатов из этого сплава |
CN108823519B (zh) * | 2018-07-02 | 2021-10-01 | 鼎镁新材料科技股份有限公司 | 一种高Mg含量中强高延变形铝锂合金及其热处理方法 |
CN109722571B (zh) * | 2019-01-11 | 2021-10-22 | 南京奥斯行系统工程有限公司 | 一种高温氧气冷却专用铝合金 |
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- 1986-06-18 JP JP14034386A patent/JPS62297433A/ja active Granted
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JPS62297433A (ja) | 1987-12-24 |
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