JPH03257133A - 高力、耐熱性アルミニウム基合金 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、高強度で延性及び耐熱性があり、加工性に優
れた高力、耐熱性アルミニウム基合金に関する。

［従来の技術］ 従来のアルミニウム基合金には、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−
８ｉ系、Ａｌ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｃｕ−５ｉ系、Ａｌ−Ｃ
ｕ−Ｍｇ系、Ａ、ｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系等の成分系の合金が
知られており、その材料特性に応じて、例えば、航空機
、車輌、船舶等の部材として、又、建築用外装材、サツ
シ、屋根材等として、あるいは海水機器用部材、原子炉
用部材等として広範囲の用途に供されている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のアルミニウム基合金は、一般に硬度が低く、又、
耐熱性も低い。又、近時にアルミニウム基合金を急冷凝
固させることにより、組織を微細化して強度等の機械的
性質や耐食性等の化学的性質を改善する試みもなされて
いるが、現在までに知られている急冷凝固アルミニウム
基合金においても強度や耐熱性などの特性が充分ではな
い。

又、高強度を示す合金としては、Ｔｉ合金が一般に知ら
れているが、Ｔｉ合金は密度か大きく、これにより比強
度（引張強度／密度）か小さくなり、軽くて強い特性か
要求される材料において、使用できな１）という問題点
を有していた。

本発明は上記に鑑み、高強度で耐熱性を有し、高強度で
延性を示し、軽くて強い材料（高比強度材料）であると
ともに、押出し、鍛造などの加工が可能な新規なアルミ
ニウム基合金を比較的安価に提供することを目的とする
ものである。

口課題を解決するための手段］ 本発明のアルミニウム基合金は、下記の一般式（１）又
は（ＩＩ）で示される成分組成を有するものである。

Ａｌ、Ｍ、Ｘ、ｉ・・・（Ｉ） Ａ　Ｉ　、−Ｍ　ｂ−Ｑ　−Ｘ　ａ　”’　（ｎ　）［
ただし、Ｍ　：　Ｃｏ　ｓ　Ｎ　Ｉ　ＳＣｕ　ｓ　Ｚ　
ｎ　ＳＡ　ｇから選ばれる一種もしくは二種以上の金属
元素、 Ｑ：■、ＣｒＳＭｎ５Ｆｅから選ばれる一種もしくは二
種以上の金属元素、 Ｘ：Ｌｉ５Ｍｇ、５ｔＳＣａ、Ｔｉ、Ｚｒから選ばれる
一種もしくは二種以上の元素であり、ａＳａ′、ｂＳｃ
及びｄは原子パーセントで、８０≦ａ≦９４．５ ８０≦ａ≦９４ ５≦ｂ≦１５ ０．５≦ｃ≦３ ０．５≦ｄ≦１０］ 又、上記本発明の合金において、アルミニウムマトリッ
クス中に主としてＡ１の金属間化合物を微細に分散する
ものである。

本発明のアルミニウム基合金は、上記組成を有する合金
の溶湯を液体急冷法で急冷凝固することにより得ること
ができる。この液体急冷法とは、溶融した合金を急速に
冷却させる方法をいい、例えば単ロール法、双ロール法
、回転液中紡糸法などが特に有効であり、これらの方法
では、１０２〜１０６に／ｓｅｃ程度の冷却速度が得ら
れる。この単ロール法、双ロール法等により薄帯材料を
製造するには、ノズル孔を通して約１００〜４０００ｒ
ｐｍの範囲を一定速度で回転している直径３０〜３００
ｍｍの例えば銅あるいは調性のロールに溶湯を噴出する
。これにより幅が約１〜３００■で厚さが約５〜１００
０μｍの各種薄帯材料を容易に得ることができる。又、
回転液中紡糸法により細線材料を製造するには、ノズル
孔を通じ、アルゴンガス背圧にて、約５０〜５００ｒｐ
ｉで回転するドラム内に遠心力により保持された深さ約
１−１０ｃａ＋の溶液冷媒層中に溶湯を噴出して、細線
材料を容易に得ることができる。この際のノズルからの
噴出溶湯と冷媒面とのなす角度は、約８０〜９０度、噴
出溶湯と溶液冷媒面の相対速度比は約０．７〜０．９で
あることか好ましい。

なお、上記方法によらず、スパッタリング法によって薄
膜を、又、高圧ガス噴霧法などの各種アトマイズ法やス
プレー法により急冷粉末を得ることができる。

上記一般式（１）で示される本発明のアルミニウム基合
金において、原子パーセントでａを８０〜９４，５％の
範囲に、ｂを５〜１５％の範囲に、ｄを０．５〜ｌＯ％
の範囲にそれぞれ限定したのは、ａが９４．５％より大
きいと強度を向上させるのに有効に作用する金属間化合
物の量が少なくなるためであり、ａが８０％より少ない
と、硬度は大きくなるが延性が小さくなり、押出、粉末
鍛造などの加工が容易にできなくなるためである。

又、ｂ、ｄの範囲を上記の範囲に限定したのは、上記ａ
の範囲の限定と同様の理由からである。

又、上記一般式（ｎ）で示される本発明のアルミニウム
基合金において、原子パーセントでａ゛を８０〜９４％
の範囲に、ｂを５〜１５％の範囲に、Ｃを０．５〜３％
の範囲に、ｄを０．５〜１０％の範囲にそれぞれ限定し
たのは、上記一般式（１）と同様の理由からである。

Ｍ元素は、Ｃ０１ＮｉＳＣｕ、Ｚｎ、Ａｇから選ばれる
一種もしくは二種以上の金属元素であり、Ｍ元素はＡｌ
あるいはＡｌとＸ元素と結合して熱的に安定な金属間化
合物を形成し、強度を著しく向上させる効果を有する。

又、Ｘ元素は、Ｌｉ、Ｍｇ％５ｉＳＣａ、Ｔｉ５Ｚｒか
ら選ばれる一種もしくは二種以上の元素であり、Ｘ元素
はアルミニウムマトリックス中に固溶し、固溶強化の作
用やＡｌ、Ｍ元素と結合して耐熱性を向上させる効果を
有する。

又、Ｑ元素は、Ｖ　ＳＣｒ　％　Ｍ　ｎ　ｓ　Ｆ　ｅか
ら選ばれる１種もしくは２種以上の金属元素であり、Ｑ
元素はＡｌ、Ｍ元素又はＡ１、Ｘ元素と結合して金属間
化合物を形成し、これらを安定化させるとともにより耐
熱性を向上させる効果を有する。

上記一般式（１）及び（ＩＦ）で示される本発明のアル
ミニウム基合金は、引張強度が大きく、密度が小さいた
め比強度が大きくなり、高比強度材料として有用である
とともに、３００〜５５０℃の温度で押出し、粉末鍛造
などの加工が容易にでき、室温から３００℃までの温度
で使用する場合においても、高強度を示す。

［実施例］ 次に実施例によって本発明を具体的に説明する。

ガスアトマイズ装置により所定の成分組成を有するＡ１
基粉末を作製する。作製されたＡ１基粉末を金属カプセ
ルに充填後、真空ホットプレスにより、脱ガスを行いな
がら押出用のビレットを作製する。このビレットを押出
機にて３００〜５５０℃の温度で押出を行った。

上記の製造条件により得られた押出材の室温における機
械的性質（引張強度、伸び）を表１に示す。

又、上記のＮ′、１〜７の試料について、１５０℃で１
００時間保持後における機械的性質（引張強度）を表２
に示す。

上記表１に示すように、本発明の合金は室温において引
張強さが非常に高いとともに、伸びも又非常に大きな値
を示していることが判る。

上記表２に示すように、本発明の合金は１５０℃の環境
下においても、室温下における強度の低下が少なく、高
強度を示していることが判る。

又、上記の試料Ｎ′、１〜７は３００’Ｃの環境下まで
比較的高い強度を示す。例えばＮ′、２．３においては
、３００℃で１００時間保持した場合、弓張強度約４０
０Ｍｐａを示し、３００℃の環境下においても高強度を
示している。

近年、アルミニウム合金において、従来から知られた超
々ジエラルミンなどを急冷凝固し、押出を行い高強度材
料が得られているが、室温下でのその引張強度は８００
ＭＰａより低く、１５０℃の環境下では引張強度が急激
に低下している。

例えば超々ジェラルミンでは室温下での引張強度は８５
０ＭＰａまで低下する。

よって、本発明の合金は、室温から３００℃の環境下ま
で優れた特性を有している。

［発明の効果］ 本発明のアルミニウム基合金は、室温下で高強度材料、
高比強度材料として有用であり、又、耐熱性も高く、室
温から３００℃の環境下で使用した場合でも高強度を示
し、種々の用途に供することができるものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）一般式：Ａｌ＿ａＭ＿ｂＸ＿ｄ ［ただし、Ｍ：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、 Ａｇから選ばれる一種もしくは二種以上の金属元素、 Ｘ：Ｌｉ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒから選ばれる
   一種もしくは二種以上の元素、 ａ、ｂ、ｄは原子パーセントで ８０≦ａ≦９４．５ ５≦ｂ≦１５ ０．５≦ｄ≦１０］ で示される組成を有する高力、耐熱性アルミニウム基合
   金。 （２）一般式：Ａｌ＿ａＭ＿ｂＱ＿ｃＸ＿ｄ［ただし、
   Ｍ：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、 Ａｇから選ばれる一種もしくは二種以上の金属元素、 Ｑ：Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅから選ばれる一種もしくは二
   種以上の金属元素、 Ｘ：Ｌｉ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｔｉ、Ｚｒから選ばれる
   一種もしくは二種以上の元素、 ａ′、ｂ、ｃ、ｄは原子パーセントで ８０≦ａ′≦９４ ５≦ｂ≦１５ ０．５≦ｃ≦３ ０．５≦ｄ≦１０］ で示される組成を有する高力、耐熱性アルミニウム基合
   金。 （３）アルミニウムマトリックス中に、主としてＡｌの
   金属間化合物を微細に分散させてなる請求項（１）又は
   （２）記載の高力、耐熱性アルミニウム基合金。