JPH03126834A - 弾性率、低熱膨張性に優れた高強度アルミニウム合金 - Google Patents
弾性率、低熱膨張性に優れた高強度アルミニウム合金Info
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- JPH03126834A JPH03126834A JP26419289A JP26419289A JPH03126834A JP H03126834 A JPH03126834 A JP H03126834A JP 26419289 A JP26419289 A JP 26419289A JP 26419289 A JP26419289 A JP 26419289A JP H03126834 A JPH03126834 A JP H03126834A
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Landscapes
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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】
産業上の利用分野
（２）
この発明は、コンロッド、ピストン等の自動車用部品そ
の他機械部品として用いられる弾性率、低熱膨張性に優
れた高強度アルミニウム合金に関する。
の他機械部品として用いられる弾性率、低熱膨張性に優
れた高強度アルミニウム合金に関する。
従来の技術
例えばコンロッド等の自動車部品は、ピストンやクラン
ク等との間で苛酷な応力を受けることから、強度に優れ
ていることが要請される。
ク等との間で苛酷な応力を受けることから、強度に優れ
ていることが要請される。
また、高温環境下で使用されることから、熱膨張の小さ
いものであることも要請される。さらに昨今の薄肉化の
要請に十分対処できるように弾性率に優れたものである
ことも要請される。
いものであることも要請される。さらに昨今の薄肉化の
要請に十分対処できるように弾性率に優れたものである
ことも要請される。
従って、かかる自動車部品等に適用されるアルミニウム
合金は、優れた強度、弾性率、低熱膨張性のいずれをも
兼ね備えたものであることが必要である。
合金は、優れた強度、弾性率、低熱膨張性のいずれをも
兼ね備えたものであることが必要である。
而して、従来より、高強度を有するアルミニウム合金と
してＡｐ−Ｃｕ系合金が知られ一般に用いられている。
してＡｐ−Ｃｕ系合金が知られ一般に用いられている。
一方また、アルミニウム合金中に、Ｎｉ５Ｔｉ等の高融
点元素を添加含有して微細な金属間化合物を生成せしめ
ると、合金の弾性率の向上、熱膨張係数の低下を図りう
ろことも知られている。そこで、弾性率、低熱膨張性、
高強度を同時に実現すべく、ｌ２−ＣＵ系合金に高融点
元素を添加含有することが行われている。
点元素を添加含有して微細な金属間化合物を生成せしめ
ると、合金の弾性率の向上、熱膨張係数の低下を図りう
ろことも知られている。そこで、弾性率、低熱膨張性、
高強度を同時に実現すべく、ｌ２−ＣＵ系合金に高融点
元素を添加含有することが行われている。
発明が解決しようとする課題
ところが、溶質元素としてＣｕを含むアルミニウム合金
に高融点元素を添加すると、これらの高融点元素がＣｕ
と反応する場合があり、その際には析出硬化に有効なＣ
ｕｍが減少し、強度低下を招くという問題があった。
に高融点元素を添加すると、これらの高融点元素がＣｕ
と反応する場合があり、その際には析出硬化に有効なＣ
ｕｍが減少し、強度低下を招くという問題があった。
一方、高温強度、弾性率、低熱膨張性ともに優れた特性
を示す材料として、Ａにｊ−８ｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系合金か
らなる急冷粉末合金を用いたものが知られているが、こ
の合金は粉末冶金法により製作されるものであることか
らコスト高につき実用的ではなかった。
を示す材料として、Ａにｊ−８ｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系合金か
らなる急冷粉末合金を用いたものが知られているが、こ
の合金は粉末冶金法により製作されるものであることか
らコスト高につき実用的ではなかった。
この発明はかかる技術的背景に鑑みてなされたものであ
って、強度、弾性率、低熱膨張性いずにも優れるととも
に、鋳造冶金法により製作しうるアルミニウム合金の提
供を目的とする。
って、強度、弾性率、低熱膨張性いずにも優れるととも
に、鋳造冶金法により製作しうるアルミニウム合金の提
供を目的とする。
課題を解決するための手段
上記目的を達成するために、この発明は、Ａ１１−Ｃｕ
系合金に変え基本的にＡ、Ｑ−Ｌｉ −Ｍｇ系合金ある
いはＡ、Ｑ−Ｌｉ−Ｍｇ−Ｃｕ系を用いるとともに、こ
れに高融点元素を添加含有することにより優れた強度、
弾性率、低熱膨張性を実現しえたものである。
系合金に変え基本的にＡ、Ｑ−Ｌｉ −Ｍｇ系合金ある
いはＡ、Ｑ−Ｌｉ−Ｍｇ−Ｃｕ系を用いるとともに、こ
れに高融点元素を添加含有することにより優れた強度、
弾性率、低熱膨張性を実現しえたものである。
即ち、コノ発明は、Ｍｇ ： １．５〜６．０ｗｔ％、
Ｌ ｉ ： １． ０〜３． ０ｗｔ％、あるいはさ
ら１：：ｃｕ ： ０．０１〜３． ０ｗｔ％を含有
し、さらにＡｇ ： ０．２〜１． ０ｗｔ％、Ｎｉ：
０．０１〜３０ｗｔ％、Ｆ ｅ ： ０． ０１〜５．
０ｗｔ％、Ｔｉ ： ０．０１〜２０ｗｔ％、Ｖ：
０．０１〜５゜０ｗｔ％、Ｍｎ ： ０．０１〜５．０
ｗｔ％、Ｃｒ：０．０１〜５． ０ｗｔ％、Ｚｒ：０
，０１〜５゜０ｗｔ％、Ｓ ｉ ： ０．０１＝３０ｗ
ｔ％の１種または２種以上を含有し、残部アルミニウム
及び不可避不純物からなることを特徴とする弾性率、低
熱膨張性に優れた高強度アルミニウム合金を要旨とする
。
Ｌ ｉ ： １． ０〜３． ０ｗｔ％、あるいはさ
ら１：：ｃｕ ： ０．０１〜３． ０ｗｔ％を含有
し、さらにＡｇ ： ０．２〜１． ０ｗｔ％、Ｎｉ：
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０ｗｔ％、Ｔｉ ： ０．０１〜２０ｗｔ％、Ｖ：
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，０１〜５゜０ｗｔ％、Ｓ ｉ ： ０．０１＝３０ｗ
ｔ％の１種または２種以上を含有し、残部アルミニウム
及び不可避不純物からなることを特徴とする弾性率、低
熱膨張性に優れた高強度アルミニウム合金を要旨とする
。
本発明合金における各元素の添加意義とその限定理由に
ついて説明すると、Ｍｇは合金の強度向上に寄与する元
素である。しかしその含有量が１．５ｗｔ％未満ではそ
の効果に乏しく、逆に６． ０ｗｔ％を超えると加工性
の悪化を来たす。
ついて説明すると、Ｍｇは合金の強度向上に寄与する元
素である。しかしその含有量が１．５ｗｔ％未満ではそ
の効果に乏しく、逆に６． ０ｗｔ％を超えると加工性
の悪化を来たす。
Ｍｇの特に好ましい含有範囲は２〜４．５ｗｔ％である
。
。
Ｌｉは合金の強度向上及び弾性率の向上に有効なもので
ある。−しかし１．０ｗ１％未満の含有量で（よその効
果に乏しく、逆に３．０ｗｔ％を超えるとやはり加工性
の悪化を招来する。Ｌｉの特に好ましい含有量は１，５
〜２． ０ｗｔ％である。
ある。−しかし１．０ｗ１％未満の含有量で（よその効
果に乏しく、逆に３．０ｗｔ％を超えるとやはり加工性
の悪化を招来する。Ｌｉの特に好ましい含有量は１，５
〜２． ０ｗｔ％である。
上記Ｍｇ％ＬＬの他に、必要に応じてＣｕｂ。
０１〜３． ０ｗｔ％の含有が許容される。Ｃｕも合金
の強度向上に寄与するものであるが、０゜０１ｗｔ％未
満ではその効果に乏しく、３． ０ｗｔ％を超えるとや
はり加工性が悪化する。Ｃｕを含有する場合の特に好ま
（７い含有量は０．５〜２．０ｗｔ％である。
の強度向上に寄与するものであるが、０゜０１ｗｔ％未
満ではその効果に乏しく、３． ０ｗｔ％を超えるとや
はり加工性が悪化する。Ｃｕを含有する場合の特に好ま
（７い含有量は０．５〜２．０ｗｔ％である。
Ａ ｇ ｓ Ｎ Ｉ ＳＦ ｅ ％ Ｔ ｔ ＳＶ Ｓ
Ｍ ｎ ％ Ｃｒ ％Ｚｒ５Ｓｉの高融点元素は合金中
で金属間化合物を形成して合金の弾性率の向上、熱膨張
係数の低下に寄与するものである。かかる効果の点でこ
れらは相互に均等物として評価しうるちのであり、Ａｇ
： ０．２〜１．０ｗｔ％、Ｎｉ：０゜０１〜３０
ｗｔ％、Ｆｅ ： ０．０１〜５．０ｗｔ％、Ｔ ｉ
： ０． ０１〜２０ｗｔ％、Ｖ：０．０１〜５゜０ｗ
ｔ％、Ｍｎ ： ０． ０１〜５． ０ｗｔ％、Ｃｒ
：０ ０１〜５．０ｗｔ％、Ｚ ｒ ： ０． ０１〜
５゜０ｗｔ％、Ｓ ｉ ： ０． ０１〜３０ｗｔ％の
少なくとも１種以上が含有されれば足りる。しかし、Ｎ
ｉ５Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｒ５ＺｒＳＳ ｉのいず
れもが下限値未満では上記効果に乏しいものとなり、逆
にいずれかが上限値を超えると加工性の劣化を派生する
。なお、高融点元素の２種以上が含有される場合には、
高融点元素の合計含有量は４０ｗｔ％以内に規制するの
が望ましい。合計含有量が４０ｗｔ％を超えると加工性
が悪化する虞れがある。
Ｍ ｎ ％ Ｃｒ ％Ｚｒ５Ｓｉの高融点元素は合金中
で金属間化合物を形成して合金の弾性率の向上、熱膨張
係数の低下に寄与するものである。かかる効果の点でこ
れらは相互に均等物として評価しうるちのであり、Ａｇ
： ０．２〜１．０ｗｔ％、Ｎｉ：０゜０１〜３０
ｗｔ％、Ｆｅ ： ０．０１〜５．０ｗｔ％、Ｔ ｉ
： ０． ０１〜２０ｗｔ％、Ｖ：０．０１〜５゜０ｗ
ｔ％、Ｍｎ ： ０． ０１〜５． ０ｗｔ％、Ｃｒ
：０ ０１〜５．０ｗｔ％、Ｚ ｒ ： ０． ０１〜
５゜０ｗｔ％、Ｓ ｉ ： ０． ０１〜３０ｗｔ％の
少なくとも１種以上が含有されれば足りる。しかし、Ｎ
ｉ５Ｆｅ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｒ５ＺｒＳＳ ｉのいず
れもが下限値未満では上記効果に乏しいものとなり、逆
にいずれかが上限値を超えると加工性の劣化を派生する
。なお、高融点元素の２種以上が含有される場合には、
高融点元素の合計含有量は４０ｗｔ％以内に規制するの
が望ましい。合計含有量が４０ｗｔ％を超えると加工性
が悪化する虞れがある。
本発明に係るアルミニウム合金は、常法に従う連続ある
いは半連続鋳造法によっても製造することができるが、
Ｌｉが化学的に活性で酸素等の非金属元素と反応し易い
ことから、鋳塊表面の酸化等を防止するため、また高融
点元素の添加により形成された金属間化合物の一層の微
細化を図るため、加圧凝固法により製造することも推奨
される。この加圧凝固法を説明すると次のとおりである
。即ち、本発明合金を溶解し、その溶湯を加圧凝固用金
型に注湯して加圧凝固せしめることにより、欠陥のない
金属間化合物の均一かつ微細なビレットの作製を行うも
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、アルミニウム合金
溶湯を直接コンテナに注入し、ステムで加圧しつつ凝固
させるものとしても良い。
いは半連続鋳造法によっても製造することができるが、
Ｌｉが化学的に活性で酸素等の非金属元素と反応し易い
ことから、鋳塊表面の酸化等を防止するため、また高融
点元素の添加により形成された金属間化合物の一層の微
細化を図るため、加圧凝固法により製造することも推奨
される。この加圧凝固法を説明すると次のとおりである
。即ち、本発明合金を溶解し、その溶湯を加圧凝固用金
型に注湯して加圧凝固せしめることにより、欠陥のない
金属間化合物の均一かつ微細なビレットの作製を行うも
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、アルミニウム合金
溶湯を直接コンテナに注入し、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吹出しを防ぐものと
することが必要である。また上記注湯に際しては前記金
型を予め３００〜３５０℃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３００℃程度未満であ
ると、注湯後前記アルミニウムの凝固が直ぐに開始して
しまい、加圧凝固による効果が十分に達成され難い。一
方、３５０℃を超える高温に加熱しておくと、冷却速度
が遅くなり、晶出物が成長して上記微細効果を十分に達
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
５０Ｋｙｆ／ｃｄ以上であれば良く、望ましくは５００
〜１０００に９ｆ／ａｔ程度とするのが良い。この加圧
力の大小はビレットの品質にさして大きな影響を与える
ものではない。しかしながら、５０Ｋｙｆ／ｃｒｉ未満
では加圧凝固法による鋳造割れ防止及び晶出物の微細化
効果に不十分であり、反面例えば１５０ＯＮｆｆｆ／ｃ
Ｉｉを超えるような高圧を付加しも、それに要するエネ
ルギの増大に見合う効果の比例的向上を見ることができ
ないためむしろ無益である。このように、所定の加圧状
態下においてアルミニウム合金を凝固させることにより
、鋳造割れを生じさせることなく、かつ晶出物の小さな
ビレットを作製しつる。上記加圧凝固法により作製した
ビレットは、次にこれを押出加工して所期するアルミニ
ウム合金材とする。
付設して塞ぎ、加圧凝固中の溶湯の吹出しを防ぐものと
することが必要である。また上記注湯に際しては前記金
型を予め３００〜３５０℃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３００℃程度未満であ
ると、注湯後前記アルミニウムの凝固が直ぐに開始して
しまい、加圧凝固による効果が十分に達成され難い。一
方、３５０℃を超える高温に加熱しておくと、冷却速度
が遅くなり、晶出物が成長して上記微細効果を十分に達
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
５０Ｋｙｆ／ｃｄ以上であれば良く、望ましくは５００
〜１０００に９ｆ／ａｔ程度とするのが良い。この加圧
力の大小はビレットの品質にさして大きな影響を与える
ものではない。しかしながら、５０Ｋｙｆ／ｃｒｉ未満
では加圧凝固法による鋳造割れ防止及び晶出物の微細化
効果に不十分であり、反面例えば１５０ＯＮｆｆｆ／ｃ
Ｉｉを超えるような高圧を付加しも、それに要するエネ
ルギの増大に見合う効果の比例的向上を見ることができ
ないためむしろ無益である。このように、所定の加圧状
態下においてアルミニウム合金を凝固させることにより
、鋳造割れを生じさせることなく、かつ晶出物の小さな
ビレットを作製しつる。上記加圧凝固法により作製した
ビレットは、次にこれを押出加工して所期するアルミニ
ウム合金材とする。
ここに、ビレットは一旦冷却された固相状態のものを用
いても良いが、好ましくは前記加圧凝固の進行により、
ビレットの温度が押出し加工に適する温度、例えば液相
温度の約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、すぐさまそのまま押出機の
コンテナに装填して押出しを開始するものとなすことが
奨励される。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加熱工程を省くことが可能
となり、その加熱に要するエネルギおよび時間を節約し
、合金押出し材の製造能率の向上および製造コストの低
減の利益を享受しうる。
いても良いが、好ましくは前記加圧凝固の進行により、
ビレットの温度が押出し加工に適する温度、例えば液相
温度の約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、すぐさまそのまま押出機の
コンテナに装填して押出しを開始するものとなすことが
奨励される。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加熱工程を省くことが可能
となり、その加熱に要するエネルギおよび時間を節約し
、合金押出し材の製造能率の向上および製造コストの低
減の利益を享受しうる。
発明の効果
この発明は上述の次第で、所定量のＭｇ、Ｌｉを含むＡ
ｐ−Ｌｉ −Ｍｇ合金に所定量の高融点元素が添加含有
されてなるものであるから、後述の実施例の参酌によっ
ても明らかなように弾性率、低熱膨張性に優れたもので
ありながら強度的にも優れたアルミニウム合金となしう
る。
ｐ−Ｌｉ −Ｍｇ合金に所定量の高融点元素が添加含有
されてなるものであるから、後述の実施例の参酌によっ
ても明らかなように弾性率、低熱膨張性に優れたもので
ありながら強度的にも優れたアルミニウム合金となしう
る。
しかも、鋳造冶金法によって製造可能であるから、粉末
冶金法による場合に較べて安価に提供できる。従って、
材料特性として高強度、高弾性率、低熱膨張係数の要求
される自動車用部品等に好適に用いうる。
冶金法による場合に較べて安価に提供できる。従って、
材料特性として高強度、高弾性率、低熱膨張係数の要求
される自動車用部品等に好適に用いうる。
実施例
次にこの発明の実施例を示す。
ｃ以下余白コ
上記第１表に示す組成のアルミニウム合金を、常法に従
う鋳造法により直径１５０５ａｌｌのビレットに鋳造し
たのち、該ビレットを４００℃で直径３０ｒｔｔｍの丸
棒に押出した。
う鋳造法により直径１５０５ａｌｌのビレットに鋳造し
たのち、該ビレットを４００℃で直径３０ｒｔｔｍの丸
棒に押出した。
次いで、各押出材に５４０℃で溶体化処理を実施したの
ち１８０℃×１０時間の人工時効処理を施して、各試験
片を製作した。
ち１８０℃×１０時間の人工時効処理を施して、各試験
片を製作した。
上記により製作した試験片につき、引張強さ、耐力、伸
びを測定す、るとともに、弾性率、熱膨張係数を調査し
た。その結果を下記第２表に示す。
びを測定す、るとともに、弾性率、熱膨張係数を調査し
た。その結果を下記第２表に示す。
［以下余白］
第２表の結果から、
れ、膨張係数が小さく
とを確認しえた。
本発明合金は弾性率に優
、強度にも優れているこ
Claims (2)
- （１）Ｍｇ：１．５〜６．０ｗｔ％、 Ｌｉ：１．０〜３．０ｗｔ％ を含有し、さらに Ａｇ：０．２〜１．０ｗｔ％ Ｎｉ：０．０１〜３０ｗｔ％、 Ｆｅ：０．０１〜５．０ｗｔ％、 Ｔｉ：０．０１〜２０ｗｔ％、 Ｖ：０．０１〜５．０ｗｔ％、 Ｍｎ：０．０１〜５．０ｗｔ％、 Ｃｒ：０．０１〜５．０ｗｔ％、 Ｚｒ：０．０１〜５．０ｗｔ％、 Ｓｉ：０．０１〜３０ｗｔ％ の１種または２種以上を含有し、残部アルミニウム及び
不可避不純物からなることを特徴とする弾性率、低熱膨
張性に優れた高強度アルミニウム合金。 - （２）Ｍｇ：１．５〜６．０ｗｔ％、 Ｌｉ：１．０〜３．０ｗｔ％ Ｃｕ：０．０１〜３．０ｗｔ％ を含有し、さらに Ａｇ：０．２〜１．０ｗｔ％ Ｎｉ：０．０１〜３０ｗｔ％、 Ｆｅ：０．０１〜５．０ｗｔ％、 Ｔｉ：０．０１〜２０ｗｔ％、 Ｖ：０．０１〜５．０ｗｔ％、 Ｍｎ：０．０１〜５．０ｗｔ％、 Ｃｒ：０．０１〜５．０ｗｔ％、 Ｚｒ：０．０１〜５．０ｗｔ％、 Ｓｉ：０．０１〜３０ｗｔ％ の１種または２種以上を含有し、残部アルミニウム及び
不可避不純物からなることを特徴とする弾性率、低熱膨
張性に優れた高強度アルミニウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26419289A JPH03126834A (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 弾性率、低熱膨張性に優れた高強度アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26419289A JPH03126834A (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 弾性率、低熱膨張性に優れた高強度アルミニウム合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03126834A true JPH03126834A (ja) | 1991-05-30 |
Family
ID=17399758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26419289A Pending JPH03126834A (ja) | 1989-10-11 | 1989-10-11 | 弾性率、低熱膨張性に優れた高強度アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03126834A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105369079A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-03-02 | 江苏格林威尔金属材料科技有限公司 | 一种耐腐蚀散热片 |
| CN107119214A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-09-01 | 安徽固齐线路器材有限公司 | 一种电力电缆用复合铝合金材料 |
| CN107739905A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-02-27 | 宁波升鸿机械设备有限公司 | 一种鼓风机 |
| USD1012617S1 (en) | 2021-02-22 | 2024-01-30 | Ball Corporation | Tapered cup |
| USD1035386S1 (en) | 2021-12-08 | 2024-07-16 | Ball Corporation | Tapered cup |
| USD1042036S1 (en) | 2020-07-15 | 2024-09-17 | Ball Corporation | Tapered cup |
-
1989
- 1989-10-11 JP JP26419289A patent/JPH03126834A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105369079A (zh) * | 2015-12-21 | 2016-03-02 | 江苏格林威尔金属材料科技有限公司 | 一种耐腐蚀散热片 |
| CN107119214A (zh) * | 2017-04-19 | 2017-09-01 | 安徽固齐线路器材有限公司 | 一种电力电缆用复合铝合金材料 |
| CN107739905A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-02-27 | 宁波升鸿机械设备有限公司 | 一种鼓风机 |
| USD1042036S1 (en) | 2020-07-15 | 2024-09-17 | Ball Corporation | Tapered cup |
| USD1012617S1 (en) | 2021-02-22 | 2024-01-30 | Ball Corporation | Tapered cup |
| USD1035386S1 (en) | 2021-12-08 | 2024-07-16 | Ball Corporation | Tapered cup |
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