JPH03264639A

JPH03264639A - 高温高強度Ａｌ合金材

Info

Publication number: JPH03264639A
Application number: JP6202890A
Authority: JP
Inventors: Yoshimichi Ogino; 荻野　義道; Hiroshi Isaki; 伊崎　博; Shoichi Yoshino; 吉野　彰一
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1990-03-12
Filing date: 1990-03-12
Publication date: 1991-11-25

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、１８０°Ｃ程度の高温において、優れた引張
強度、疲労強度を有するへ１合金材に関する。

（従来の技術と課題）自動車等のエンジンに使用されるコンロッドは、１００
〜１８０°Ｃの温度の下で、往復運動、回転運動を繰り
返し行なうため、かかる高温下の運動に耐える引張強度
、疲労強度を有するものでなければならず、従来、鋼材
によって製作されている。

一方、自動車等の高性能化、軽量化の要望も強く、この
ためコンロッド等の部品についても軽量化が望まれてお
り、高温強度に比較的価れた２０００番系列の高力Ｎ合
金の使用が試みられているが、十分な強度を存していな
いのが現状である。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたもので、１８０°
Ｃ程度の高温で優れた引張強度および疲労強度を有する
Ｎ合金材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）上記目的を達成するためになされた本発明のＡ１合金材
は、化学組成が重量％で、Ｓｉ　：　　０．３〜１．５％　　Ｃｕ：　４〜６％Ｆ
ｅ　：　　０．５〜１．２％　　Ｍｇ　：　　１．５−
２．５％Ｍｎ　：　　０．３−１．０％　　Ｚｒ　：　
　０．２〜１．０％Ｎｉ、　Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｔｉ　：
　　一種又は二種以上の合計０．３〜１．６％残部実質的にＡｌからなるＡｌ合金急冷凝固粉末の押山
林もしくは鍛造材であることを発明の構成とする。

（作　用）本発明のＮ合金材の化学組成（単位ｗｔ％）は、以下の
理由により限定される。

Ｓｉ：０．３〜１．５％ＳｉはＡｌ−Ｍｇ−３ｉ系あるいは／Ｖ　−Ｓ　１−Ｃ
ｕ系の析出物を生成し強度向上に寄与するが、０．３％
未満ではその効果が少なく、一方１．５％を越えると析
出物が粗大化し、疲労強度の低下を招来する。

Ｃｕ：４〜６％１’１ｇ：　　１．５〜２．５％Ｃｕ、　ＭｇはＳｉと共に金属間化合物を生成し、強度
の向上に寄与するが、Ｃｕ　４％未満、　Ｍｇ　１．５
％未満ではその効果が不足し、一方Ｃｕ６％を越え、Ｍ
ｇ２．５％を越えると析出物が粗大化し、疲労強度の低
下を招来する。

Ｆｅ　：　　０．５〜１．２％Ｍｎ　：　　０．３−１．０％Ｆｅ　　ＭｎはＡｊ　−Ｆｅ　−Ｓ　ｉ系あるいは／Ｖ
−ＭｎＳｉ系の金属間化合物を形成し、耐熱性を向上さ
せるが、Ｆｅ　Ｏ，５％未満、　Ｍｎ　Ｏ，３％未満で
はその効果が少なく、一方Ｆｅ　１．２％を越え、Ｍｎ
　１．０％を越えると時効硬化に悪影響を及ぼし返って
強度の低下を招来する。

Ｚｒ　：　　０．２〜１．０％Ｚｒは結晶粒を微細化し、強度の向上に寄与するが、０
．２％未満ではその効果が少なく、一方１．０％を越え
ると伸びが低下する。

Ｎｉ、　Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｔｉ　ニ一種又は二種以上の
合計０．３〜１．６％これらの元素はＮと微細な金属間化合物を生成し、高温
強度を維持し、疲労強度の向上に寄与する。０．３％未
満ではその効果が不足し、一方１．５％を越えると伸び
が低下し成形が困難になる。

残部は不可避的に混入した不純物とＮすなわち実質的に
Ｎである。

上記組成のＮ合金急冷凝固粉末は、合金元素を過飽和に
固溶して基地の固溶体強化が図られ、また結晶粒の微細
化により基地の強化が図られる。

前記Ｎ合金急冷凝固粉末の押出材もしくは鍛造材は、同
加工による強度のせん新作用によって、粉末表面に形成
されている数人程度の不活性、安定なＮ酸化物被膜の分
断が行われると共に、粉末同士が一体化され、一体化さ
れた基地中に前記分断されたＮ酸化物片が均一に分散し
たものとなる。

（実施例）本発明のＮ合金材の原料となる所定成分のＮ合金急、冷
凝固粉末は、水アトマイズ法や回転ドラム法等の適宜の
手段で１０’／’Ｃ程度以上の冷却速度で急冷されて製
造される。回転ドラム法とは、回転する冷却ドラムの内
周面に冷却水層を遠心力の作用で形成し、該冷却水層に
熔融Ｎ合金を噴射し、微細に分断して急冷凝固粉末を得
る方法である。

Ｎ合金急冷凝固粉末は、粉末の状態で、あるいは圧縮成
形ビレットとして押出しコンテナに収容され、押出し加
工に供される。押出に際して、Ｎ合金粉末表面のＮ酸化
物被膜の分断、分散や粉末の基地（Ｎ固溶体）同士の一
体化を十分行うために、押出比は５〜２０とするのがよ
く、また押出荷重の軽減および基地の拡散接合のために
、押出温度は４００〜４８０°Ｃとするのがよい。

本発明の合金材は、押出し加工のほか鍛造加工により押
出し加工時と同等の作用がなされ、所期の合金組織を得
ることができる。この際、鍛造温度は３００’Ｃ〜５５
０″Ｃ程度がよい。

以上のようにして得られた押出材もしくは鍛造材は、適
宜、鍛造加工、切削加工等により目的とする製品と近似
した形状に加工される。また、予備加工後、必要に応し
て４５０〜５１０　’Ｃで溶体化処理し、水冷した後、
自然時効あるいは人工時効を適宜行う。

次に具体的実施例について説明する。

（１）下記第１表の化学組成（１１ｔ％、残部実質的に
Ｎ）のＮ合金を溶製し、回転ドラム法によって、粒径０
．０５〜１　ｍｍの急、冷凝固粉末を作成した。尚、試
料Ｎｏ、　１〜４は本発明実施例であり、Ｎｏ、　５〜
７は比較例で、Ｎｏ、　５はＪＩＳ　２０１７　＃合金
相当組成である。

（２）　　Ｎｏ、１〜７の急、冷凝固粉末を押出比２５
、押出温度４５０°Ｃで押出し、φ２５ｍｍの棒材を得
た。

（３）　　この押出材より試験片を採取し、５００°Ｃ
で溶体化処理し、水冷後、自然時効した後、室温および
１８０°Ｃにおける引張強さおよび疲労強度を測定した
。その結果を第１表に併せて示す。尚、疲労強度は、形
状係数αに＝２、Ｎ（繰り返し数）　−１０７回のとき
の値である。

（次　　　葉）（４）評価第１表より、実施例に係るＮ０８１〜Ｎ０１４は、ＪＩ
３２０１７材に相当するＮｏ、　５に比べて、常温引張
強度の向上は勿論のこと、１８０°Ｃにおける引張強度
も５０％程度高く、疲労強度も３０％程度と著しい強度
の向上が見られる。しかし、Ｓｉ、　Ｍｇ、　Ｍｎが発
明範囲外のＮ０７６およびＭｇ、　Ｍｎが発明範囲外の
Ｎｏ、　８では著しい強度向上は見られない。

（発明の効果）以上説明した通り、本発明のＮ合金材は、Ｚｒ：０．２
〜１．０％およびＮｔ、　Ｃｒ、　Ｍｏ、　Ｔ＋の一種
又は種以上の合計０．３〜１．６％を含有した特定組成
のＮ合金急冷凝固粉末の押出材もしくは鍛造材であるの
で、従来の２０００番系列のＮ合金に比べて、室温のみ
ならず１８０°Ｃ程度の高温における大幅な引張り強さ
、疲労強度の向上が望め、軽量高温高強度材として優れ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）化学組成が重量％で、Ｓｉ：０．３〜１．５％Ｃｕ：４〜６％Ｆｅ：０．５〜１．２％Ｍｇ：１．５〜２．５％Ｍｎ：
０．３〜１．０％Ｚｒ：０．２〜１．０％Ｎｉ、Ｃｒ、
Ｍｏ、Ｔｉ：一種又は二種以上の合計０．３〜１．６％残部実質的にＡｌからなるＡｌ合金急冷凝固粉末の押出
材もしくは鍛造材であることを特徴とする高温高強度Ａ
ｌ合金材。