JPH03202436A - 高靭性アルミニウム合金 - Google Patents

高靭性アルミニウム合金

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JPH03202436A
JPH03202436A JP34085989A JP34085989A JPH03202436A JP H03202436 A JPH03202436 A JP H03202436A JP 34085989 A JP34085989 A JP 34085989A JP 34085989 A JP34085989 A JP 34085989A JP H03202436 A JPH03202436 A JP H03202436A
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JP
Japan
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toughness
strength
aluminum alloy
alloy
casting
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JP34085989A
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English (en)
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Yoshihiro Shimizu
吉広 清水
Yoji Awano
洋司 粟野
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高強度で靭性に優れた非熱処理型のアルミニ
ウム合金に関し、さらに詳しくは、Al−Mn−Ti−
Mg系合金からなる高靭性アルミニウム合金に関するも
のである。
〔従来技術およびその問題点〕
構造用として用いられるアルミニウム合金部材、特にア
ルミニウム合金の鋳造材は、軽量化や製品の性能向上の
ために、高品質化が望まれている。
自動車の足廻り部品などの重要保安部品にアルミニウム
合金を使用するには、引張強さと伸びを兼備した、すな
わち高靭性な材料であることが要求される。
従来より、鋳造用に用いられるアルミニウム合金は、鋳
造性のよいアルミニウムー珪素(AASi)系が大半を
占めていたが、脆弱な共晶珪素が多量に晶出するため、
強度、特に靭性が低く、高品質化の要望に沿うには限界
があった。一方、JISに定められているAC7Aおよ
びAC7Bのようなアルミニウムーマグネシウム(Ai
Mg)系の合金では、靭性は高いものの鋳造性が悪く、
強度も十分ではないという欠点があった。
この鋳造性や強度の向上を図るために、A42Mg系合
金において、Mn含有量を1.8〜3.0%と特定量に
増加させることにより、引張強度、弾性率を向上させる
とともに、耐蝕性と鋳造性の向上を図った耐蝕性ダイカ
スト用アルミニウム合金(特開昭63−179042号
)、また、重量%表示でMgが4.0〜6.5、Mnが
1.0〜2,5、Siが0.3〜1.5、およびAIか
らなり、かつ不可避的不純物成分(Fe、Cu、Ni、
Zn)の含有量を規制することにより、鋳造性、強度、
耐蝕性及び靭性に優れた耐蝕性アルミニウム合金(特開
平1−68440号)、さらに、Al−Mg系合金にS
i、Mn及びその他微量元素(Zn、BeXTi、B)
を添加することにより、高圧鋳造後の熱処理を必要とせ
ずに強度、靭性に優れたAI合金性部品を得ることがで
きる高圧鋳造用非熱処理型アルミニウム合金(特開平1
−149938号)がある。しかしながら、これらアル
ミニウム合金は、Mnの添加だけでは強度が十分に上昇
しないだけではなく、強度が大きく変動してしまうとい
う問題点を有していた。これは、Af−Mn化合物が不
規則な形状で晶出したり、分布が不均一であるためであ
る。
また、前記特開平1.−68440号および特開平1.
−149938号では、Siを必須構成要素として添加
することにより鋳造性の改善を狙っているが、鋳造性の
改善効果は僅かであり、むしろ脆弱なMg2Siが晶出
してかえって強度の低下を招いてしまい、本合金の持味
である高靭性を生かせなくなっているという問題があっ
た。
このように、高強度、高靭性なアルミニウム合金を開発
する試みは多くなされているものの、何れも強度または
靭性の何れかの性質が、または両者の性質が不十分であ
り、十分な強度と靭性を兼ね備えたアルミニウム合金の
開発が俟たれていた。
そこで、本発明者らは、上述の如き従来技術の問題点を
解決すべく鋭意研究し、各種の系統的実験を重ねた結果
、本発明を成すに至ったものである。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、高い強度と靭性を兼備したアルミニウ
ム合金を提供するにある。
本発明者らは、上述の従来技術の問題に関し、以下のこ
とに着眼した。すなわち、アルミニウムと遷移金属とで
形成される化合物を分散させることによる強化に着目し
、各種の系統的実験を重ねて検討した結果、A l−M
n合金にチタン(Ti)を添加することによって、An
−Mn化合物が細かく均一に晶出することを見出し、強
度の向上に有効であるという知見を得た。さらに、この
系に対してAn7に固溶して強化する作用を有するMg
を添加することにより高い強度と靭性を兼備したアルミ
ニウム合金を実現するに至った。
〔第1発明の説明〕 星上発里り構底 本第1発明の高靭性アルミニウム合金は、重量%でMn
 :0.9〜2.0%、Ti:0゜15〜0.6%、M
g + 4〜8%含み、残部がAlと不可避物質とから
なることを特徴とする。
第1発明の作用および効果 本発明の高靭性アルミニウム合金は、高強度でかつ靭性
に優れている。
本第1発明の高靭性アルミニウム合金が上述のごとき効
果を発揮するメカニズムについては、未だ必ずしも明ら
かではないが、次のように考えられる。
本発明の高靭性アルミニウム合金において含有されるM
nは、Al中に固溶して強化するとともに、AIとAA
’@Mnなる化合物を形成してA1を強化する。なお、
このMn含有量が0.9%未満では十分な強度が得られ
ず、また2、0%を越えると初晶として粗大なA 12
 e M nやAn2.Mnが晶出し、著しく強度が低
下する。また、Tiは、結晶粒を微細化するだけでなく
、AI!sMn化合物を細かく丸い形状で、かつ均一に
分布して晶出させる。なお、このTi含有量が0.15
%未満では、これら効果が得られないばかりか逆に機械
的性質が大きくばらついてしまうという悪影響がでてし
まい、また、0.6%を越えると溶解・鋳造温度を10
00°Cまで高めても、初晶として粗大な針状のAjl
!、Tiが晶出して、著しく強度が低下する。
また、Mgは、AI中に固溶して強度を上昇させる。な
お、このMg含有量が4%未満では十分な強度が得られ
ず、また、8を越えると脆化してしまう。
本発明の高靭性アルミニウム合金は、重量でMnを0.
9〜2.0%、Tiを0.15〜0.6%、Mgを4〜
8%含み、残部がAlと不可避物質とからなるように構
成した。これより、先ずTiとMnを共存させたので、
Mn化合物を丸い形状でかつ細かく均一に分散させるこ
とができ、靭性を損なうことなく強度を大きく向上させ
ることができたものと思われる。そして、Al7−Mn
−Ti系の合金とした場合、強度が不十分なため、さら
にMgを含有させることにより強度の向上が実現でき、
高い強度と靭性を兼備したアルミニウム合金を得ること
ができたものと思われる。
〔第1発明のその他の発明の説明〕 以下に、前記第1発明のその他の発明について説明する
本発明の高靭性アルミニウム合金は、化学組成で、重量
%でMn :0.9〜2.0%、Ti:0.15〜0.
6%、Mg : 4〜8%含み、残部がAfと不可避物
質とからなる。さらに、該組成が、重量%でMn + 
1.2〜1.8%、T i : 0.2〜0.4%、M
g:5〜7%含み、残部がAlと不可避物質とからなる
ものである場合は、該金属組織において、MgおよびM
nの固溶によって強化されたAl基地中に粒子径がおよ
そ2μm以下のAl−Mn化合物が均一にしかも密に分
散し、とりわけ高い強度と優れた靭性が安定して得られ
るという優れた効果を発揮する。
また、本発明のアルミニウム合金は、Tiを前記化学組
成割合で含むことにより、該合金の強靭化を図ることが
できる。該Tiを添加することによる該効果を発揮する
メカニズムについては、未だ十分に解明されていないが
、次のように考えられる。すなわち、Tiを前記化学組
成割合添加することにより、A1中に固溶するMgやM
nのミクロ偏析が助長され、数十μm程度の周期で、濃
度の高い部分が生ずるようになる。従って、濃度が低く
比較的に強度が低いが非常に靭性の高い領域と、濃度が
高くて強度の高い領域とが、細かく混在していることに
なり、このことが高強度化と高靭性の発現に寄与してい
るものと考えられる。
次に、本発明の高靭性アルミニウム合金の製造方法につ
いて、その具体的な一例を簡単に説明すると以下のよう
である。すなわち、先ず、本発明にかかる化学組成の合
金材料を用意し、Tiを完全に溶解させる温度、すなわ
ち750℃を超える温度、さらに好ましくは800℃以
上の温度に加熱して溶解し、金型鋳造や高圧鋳造等の比
較的冷却速度の大きい鋳造法により、鋳塊あるいは鋳物
を作製する。
本発明の高靭性アルミニウム合金は、高い強度と靭性を
有しており、しかも耐蝕性に優れているので、自動車の
足廻り部品、例えばサスペンション部品や、ブレーキ部
品、およびディスクホイールなどの重要保安部品用の材
料として好適である。
なお、本発明の高靭性アルミニウム合金は、自動車用に
限らず、高強度、高靭性を要求される部材に適している
〔実施例〕
以下に、本発明の詳細な説明する。
大塵思上 第1表に示した成分のアルミニウム合金を1000℃で
高周波溶解して、常温の金型(1oxtQx210mm
)に鋳込んだ。これより得られた鋳物を55mmに切断
して、中央部に切欠としてφ2mmの錐穴をあけて、計
装化シャルピー試験に供した。衝撃試験には容量が30
kg−mのシャルピー衝撃試験機を用いた。
また、同じ組成の合金を1000°Cで高周波溶解して
、35X40X200mmの金型に鋳込み、圧力900
kg/crlで高圧鋳造した。この鋳物から、JIS4
号A引張試験片を切り出した。引張試験にはオートグラ
フを用い、クロスヘツド速度2mm/minで試験した
以上より得られた結果を、第2表に示す。同表より明ら
かの如く、試料番号1〜7の本実施例では、衝撃値が6
.0kg−m/cr1以上と高く、強さの尺度である最
大荷重も730kg以上である。また、何れも引張強さ
および伸びはそれぞれ30kg/mm2.20%を越え
ており、しかも引張強さ、伸びのばらつきはそれぞれ1
kg/mm2未満、±2%程度であったので、安定した
高い強度と靭性を示すことが分る。
これに対して、比較例では、試料番号CIの場合、Mn
が少ないので強度が低く、しかも伸びのばらつきも±5
%と大きかった。また、試料番号C2およびC3は、T
i添加量が少なく、特に試料番号C2では強度、靭性と
もに不足しており、試料番号C3では靭性はあるものの
、衝撃荷重に対する抵抗(最大荷重)が低く、また伸び
のばらつきが±5%を超えていて信頼性に欠ける。また
、試料番号C4では、Tiの含有量が高すぎて、粗大な
針状のA j’ 3T i相が晶出してしまい、靭性が
低くなっている。さらに、試料番号C5では、Mn量が
高すぎて、粗大な粒状のAjLMnが晶出してしまい、
強度、靭性がともに低い。また、Siを含有した試料番
号C6では、脆弱なM g 2Si相が晶出するので、
強度、靭性がともに低い。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 重量%でMn:0.9〜2.0%、Ti:0.15〜0
    .6%、Mg:4〜8%含み、残部がAlと不可避物質
    とからなることを特徴とする高靭性アルミニウム合金。
JP34085989A 1989-12-28 1989-12-28 高靭性アルミニウム合金 Pending JPH03202436A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11293375A (ja) * 1998-04-14 1999-10-26 Hitachi Metals Ltd 高靱性アルミニウム合金ダイカストおよびその製造方法
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