JPH039183B2

JPH039183B2 -

Info

Publication number: JPH039183B2
Application number: JP9417684A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Hino; Takehiko Eto; Takashi Watanabe
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1984-05-11
Filing date: 1984-05-11
Publication date: 1991-02-07
Also published as: JPS60238460A

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］本発明は超塑性アルミニウム合金の製造方法に
関し、さらに詳しくは、Al−Mg系の超塑性アル
ミニウム合金の製造方法に関する。本発明に係る超塑性アルミニウム合金の製造方
法において、超塑性とは、ある外的条件の下で材
料がくびれ（necking）なしに数百％〜千％とい
うような巨大な伸びを生じる現象をいうのであ
り、そして、恒温変態を利用した変態超塑性と微
細結晶粒材料で見られる微細粒超塑性（構造超塑
性）とに大別される。因に、本発明は微細結晶粒
超塑性アルミニウム合金の製造方法である。［従来技術］一般に、微細結晶粒超塑性を起させるために
は、その材料の結晶粒径を微細に制御することが
必須である。また、一般にAl−Mg系アルミニウム合金は、
鋳造後鋳塊を400〜550℃の温度で均質化熱処理を
行ない、次いで、300〜550℃の温度で熱間加工お
よび冷間加工を行なつて、所望の材料を製造する
のであるが、このような通常の工程では結晶粒は
30〜100μｍと大きくなつてしまい、高温におい
て変形してもアルミニウム合金には目的とする超
塑性（伸び）を付与することはできない。［発明が解決しようとする問題点］本発明は上記に説明したようにAl−Mg系のア
ルミニウム合金は従来超塑性を得ることが困難で
あつたが、本発明者の研究の結果、微細結晶組織
を有する超塑性アルミニウム合金の製造方法を完
成したのである。［問題点を解決するための手段］本発明に係る超塑性アルミニウム合金の製造方
法は、 (1) Mg2〜7wt％を含有し、さらに、 Mn0.05〜1.5wt％、Cr0.05〜0.5wt％、 Zr0.05〜0.5wt％、V0.05〜0.5wt％、 Ti0.15wt％以下の中から選んだ１種または２種以上を含有し、残部Alおよび不純物からなるAl−
Mg系合金鋳塊を、400〜550℃の温度で均質化
熱処理を行ない、次いで、300〜550℃の温度で
熱間加工後、350〜550℃の温度に加熱保持し、
100℃／Hr以上の冷却速度で冷却した後、少な
くとも30％以上の冷間加工を行なうことを特徴
とす超塑性アルミニウム合金の製造方法を第１
の発明とし、 (2) Mg2〜7wt％を含有し、さらに、 Mn0.05〜1.5wt％、Cr0.05〜0.5wt％、 Zr0.05〜0.5wt％、V0.05〜0.5wt％、 Ti0.15wt％以下の中から選んだ１種または２種以上を含有し、残部Alおよび不純物からなるAl−
Mg系合金鋳塊を、400〜550℃の温度で均質化
熱処理を行ない、次いで、300〜550℃の温度で
熱間加工後、350〜550℃の温度に加熱保持し、
100℃／Hr以上の冷却速度で冷却した後、20〜
60％の冷間加工を行ない、続いて300℃以下の
低温軟化焼鈍と冷間加工を１回以上行なうこと
を特徴とする超塑性アルミニウム合金の製造方
法を第２の発明とし、 (3) Mg2〜7wt％を含有し、さらに、 Mn0.05〜1.5wt％、Cr0.05〜0.5wt％、 Zr0.05〜0.5wt％、V0.05〜0.5wt％、 Ti0.15wt％以下の中から選んだ１種または２種以上を含有し、残部Alおよび不純物からなるAl−
Mg系合金鋳塊を、400〜550℃の温度で均質化
熱処理を行ない、次いで、300〜550℃の温度で
熱間加工後、350〜550℃の温度に加熱保持し、
100℃／Hr以上の冷却速度で冷却した後、少な
くとも30％以上の冷間加工を行なうか、或い
は、20〜60％の冷間加工を行ない、続いて300
℃以下の低温軟化焼鈍と冷間加工を１回以上行
ない、さらに、100℃／Hr以上の加熱速度で
350〜550℃の温度に加熱軟化することを特徴と
する超塑性アルミニウム合金の製造方法を第３
の発明とする３つの発明よりなるものである。本発明に係る超塑性アルミニウム合金の製造方
法について以下詳細に説明する。先ず、本発明に係る超塑性アルミニウム合金の
製造方法において使用するアルミニウム合金の含
有成分および成分割合について説明する。 Mgは2wt％未満では充分な強度が得られず、
また、7wt％を越えて含有されると熱間加工性が
著しく低下する。よつて、Mg含有量は２〜7wt
％とする。 Mn、Cr、Zr、Ｖは含有量が0.05wt％未満では
後述するように微細な結晶粒が得られず、また、
Mn1.5wt％、Cr、Zr、V0.5wt％およびTi0.15wt
％を越えて含有されると鋳造時に充分な固溶が得
られず、巨大化合物の発生を招き充分な伸びが得
られない。よつて、Mn含有量は0.05〜1.5wt％、
Cr含有量は0.05〜0.5wt％、Zr0.05〜0.5wt％、
V0.05〜0.5wt％、Ti含有量は0.15wt％以下とす
る。なお、不純物として含有されるFeおよびSiは
その含有量が0.25wt％を越えると不溶出の晶出物
が生成し、伸びの低下が著しくなるので、Feお
よびSiの含有量は極力抑制する必要がある。次に、本発明に係る超塑性アルミニウム合金の
製造方法における熱処理法について説明する。上記に説明した含有成分および成分割合のアル
ミニウム合金を鋳造して得られた鋳塊は、鋳塊内
に不均質に分布する主要元素の均質化および熱間
加工性の向上のために、400〜550℃の温度で充分
な時間均質化熱処理を行ない、続いて、300〜550
℃の温度における熱間加工により所定の板厚まで
加工され、粗い鋳造組織は熱間フアイバー組織と
なると同時に組織内にMg等の析出物およびMn、
Cr、Zr、Ｖ、Ti等の遷移元素の一部が部分析出
する。さらに、熱間加工後、好ましくは30％以上
の冷間加工を行なうとさらに微細粒となり超塑性
伸びが大きくなる。次に、この熱間加工後に350
〜550℃の温度で0.5〜20Hr加熱保持してから、
100℃／Hr以上の冷却速度で冷却して固溶元素の
強制固溶を図る。また、上記の加熱保持を急速冷却、急速加熱が
可能な連続焼鈍炉により、400〜550℃の温度で
10sec〜10min間行なつてもよく、この加熱保持
によりMgは固溶され、一方、遷移元素のMn、
Cr、Zr等はAlと金属間化合物MnAl₆、
Cr₂Mg₃Al₁₈、ZrAl₃等を析出して、次の冷間加工
後超塑性温度域への加熱によつて、材料中に生成
される微細粒組織により超塑性が得られ伸びが大
きくなる。また、この加熱保持により熱間フアイ
バー組織を形成していた転位の下部組織は回復、
再結晶により歪エネルギーが低減され、続く冷間
加工により転位が導入され易くなる。この加熱保
持後の冷却速度が100℃／Hr未満では超塑性が得
られず伸びが出にくくなる。この加熱保持、冷却後の冷間加工は30％以上の
加工率とする必要があり、この冷間加工により組
織が微細粒となつて超塑性が得られ、そして、30
％未満の加工率では充分微細な結晶粒を得ること
ができない。また、この冷間加工は先ず20〜60％の冷間加工
を行ない、引続き300℃以下の低温軟化焼鈍を１
回以上行なつてもよく、そして、このように冷間
加工後に低温焼鈍を導入することにより結晶粒は
さらに微細化される。このように、冷間加工された材料には、高い歪
エネルギーを有する転位の下部組織が高密度に形
成されている。この材料を引き続き通常0.5Tm｛Tmは材料の
融点（絶対温度）｝以上の超塑性温度域（アルミ
ニウム合金では400℃以上）に加熱すると、高密
度の転位組織を起点として新しい結晶粒が形成さ
れ、従つて、転位組織は高密度である程微細粒組
織が得られ超塑性となり伸びが大きくなる。しか
して、一度再結晶が完了すると結晶粒界のエネル
ギーが減少するため転位が移動して結晶粒が粗大
化し、そして、この粗大化した組織が超塑性変形
を阻害することになる。従つて、本発明に係る熱処理法においては、熱
間圧延後の加熱保持により形成されたMnAl₆、
Cr₂Mg₃Al₁₈、ZrAl₃等の析出物の寸法と分布とを
制御することにより転位の移動を阻止して微細粒
組織を保持しているのである。即ち、析出物寸法
が小さ過ぎたり、析出粒子間隔が大き過ぎると転
位移動阻止効果が得られない。また、本発明に係る超塑性アルミニウム合金の
製造方法により製造された材料は、冷間加工した
ままの状態で超塑性の加工を行なつてもよいが、
冷間加工後、100℃／Hr以上の加熱速度で加熱
し、350〜550℃の温度で軟化して超塑性加工を行
なつてもよい。本発明に係る超塑性アルミニウム合金の製造方
法により製造された微細粒超塑性材料は、適切な
温度（通常400℃以上）においてくびれ（局所伸
び）が発生することなく、500％以上の超塑性加
工を行なうことができる。［実施例］本発明に係る超塑性アルミニウム合金の製造方
法の実施例を説明する。実施例１ Mg2.5wt％、Cr0.15wt％、Zr0.15wt％、
Ti0.02wt％、残部Al（合金１）、Mg5.6wt％、
Cr0.1wt％、Mn0.5wt％、Ti0.02wt％、残部Al
（合金２）およびMg4.5wt％、Zr0.2wt％、
Mn0.1wt％、V0.05wt％、Ti0.02wt％、残部Al
（合金３）からなる厚さ400mm鋳塊を通常のDC鋳
造法で鋳造後、510℃の温度で12Hrの均質化熱処
理後、450〜300℃の温度における熱間圧延により
4.0mmの板に加工し、450℃で10Hrの加熱保持を
行ない、約100℃／Hrの冷却速度で冷却し、冷間
圧延で厚さ1.5mmの板（冷間加工率63％）の板を
製造し、550℃にて、歪速度２×10^-3／secで変形
した。超塑性変形による伸びについて第１表に示す
が、本発明に係る超塑性アルミニウム合金の製造
方法による材料の方が、通常法による比較材に比
べて、超塑性伸びは２倍以上と格段に優れている
ことがわかる。

【表】実施例２通常のDC鋳造法で鋳造した実施例１の合金３
（厚さ400mm）を、510℃の温度で12Hrの均質化熱
処理後、450〜300℃の熱間圧延により厚さ7.5mm
の板に加工し、450℃の温度で10Hrの加熱保持を
行ない、約100℃／Hrの冷却速度で冷却し、第２
表に示す冷間圧延および低温軟化焼鈍により厚さ
1.5mmの材料を作製し、550℃に加熱後、歪速度２
×10^-4／secで変形した。本発明に係る超塑性ア
ルミニウム合金の製造方法により製造された材料
は超塑性伸びが、低温軟化焼鈍を行なわないもの
に比して格段に優れていることがわかる。

【表】実施例３通常のDC鋳造法により鋳造した実施例１の合
金３（厚さ400mm）を510℃の温度で12Hrの均質化
処理後、450〜300℃の温度で熱間圧延を行なつて
厚さ4.0mmの板に加工し、450℃の温度で10Hrの
加熱保持を行なつた後、約100℃／Hrの冷却速度
で冷却後、冷間圧延で1.5mm厚の板に加工し、第
３表に示す加熱速度で530℃の温度で加熱軟化処
理を行ない、550℃の温度で歪速度２×10^-4／sec
で変形をした。

【表】本発明における超塑性アルミニウム合金の製造
方法における加熱速度が100℃／Hr以下である合
金３では超塑性伸びが約1/2以下となつている。［発明の効果］以上説明したように、本発明に係る超塑性アル
ミニウム合金の製造方法は上記の構成を有してい
るものであるから、適切な温度においてくびれ
（necking）の局所伸び等がない、優れた超塑性
伸びを有する材料が得られるという効果がある。

Claims

【特許請求の範囲】１ Mg2〜7wt％を含有し、さらに、 Mn0.05〜1.5wt％、Cr0.05〜0.5wt％、 Zr0.05〜0.5wt％、V0.05〜0.5wt％、 Ti0.15wt％以下の中から選んだ１種または２種以上を含有し、残部Alおよび不純物からなるAl−Mg
系合金鋳塊を、400〜550℃の温度で均質化熱処理
を行ない、次いで、300〜550℃の温度で熱間加工
後、350〜550℃の温度に加熱保持し、100℃／Hr
以上の冷却速度で冷却した後、少なくとも30％以
上の冷間加工を行なうことを特徴とする超塑性ア
ルミニウム合金の製造方法。２ Mg2〜7wt％を含有し、さらに、 Mn0.05〜1.5wt％、Cr0.05〜0.5wt％、 Zr0.05〜0.5wt％、V0.05〜0.5wt％、 Ti0.15wt％以下の中から選んだ１種または２種以上を含有し、残部Alおよび不純物からなるAl−Mg
系合金鋳塊を、400〜550℃の温度で均質化熱処理
を行ない、次いで、300〜550℃の温度で熱間加工
後、350〜550℃の温度に加熱保持し、100℃／Hr
以上の冷却速度で冷却した後、20〜60％の冷間加
工を行ない、続いて300℃以下の低温軟化焼鈍と
冷間加工を１回以上行なうことを特徴とする超塑
性アルミニウム合金の製造方法。３ Mg2〜7wt％を含有し、さらに、 Mn0.05〜1.5wt％、Cr0.05〜0.5wt％、 Zr0.05〜0.5wt％、V0.05〜0.5wt％、 Ti0.15wt％以下の中から選んだ１種または２種以上を含有し、残部Alおよび不純物からなるAl−Mg
系合金鋳塊を、400〜550℃の温度で均質化熱処理
を行ない、次いで、300〜550℃の温度で熱間加工
後、350〜550℃の温度に加熱保持し、100℃／Hr
以上の冷却速度で冷却した後、少なくとも30％以
上の冷間加工を行なうか、或いは、20〜60％の冷
間加工を行ない、続いて300℃以下の低温軟化焼
鈍と冷間加工を１回以上行ない、さらに、100
℃／Hr以上の加熱速度で350〜550℃の温度に加
熱軟化処理することを特徴とする超塑性アルミニ
ウム合金の製造方法。