JPH0534423B2

JPH0534423B2 -

Info

Publication number: JPH0534423B2
Application number: JP1254283A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Myamoto; Nobuyuki Matsuzoe; Ryoji Mishima
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Current assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Priority date: 1983-01-28
Filing date: 1983-01-28
Publication date: 1993-05-24
Also published as: JPS59140356A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は超塑性アルミニウム合金板の製造法に
関するものである。外部から材料に機械的力を加
えると、材料に局部的変形（くびれ）が発生する
ことなく、数百％から千％ないしはそれ以上にも
達する異常な伸びが得られる金属や合金は超塑性
金属または超塑性合金として知られている。アル
ウミニウムをベースとする超塑性合金には、再結
晶微細粒超塑性合金と共晶微細組織超塑性合金の
２種類が知られていいる。本発明者は共晶微細組
織超塑性合金について検討した結果、直接鋳造圧
延法により微細な共晶化合物を多量に生成させ、
これを熱間圧延せずに大きな圧延率で冷間圧延す
ることにより、著しく超塑性能の大きい合金板を
製造し得ることを見出し、本発明を完成した。すなわち本発明は、凝固過程において共晶を生
成する組成のアルミニウム合金溶湯を、連続的に
鋳造圧延して厚さ３〜20mmの帯状板とし、これを
熱間圧延することなく圧延率が70％以上に達する
まで冷間圧延することからなり、存在する共晶化
合物の大きさが実質的に5μ以下であり、かつそ
の面積率が18％以上であることを特徴とする超塑
性アルミニウム合金板の製造法を要旨とするもの
である。本発明について詳細に説明すると、本発明では
先ず共晶組成ないしはその近傍の組成のアルミニ
ウム合金溶湯、すなわち、アルミニウムが50％以
上を占める溶湯を、連続的に鋳造圧延して、厚さ
３〜20mm、好ましくは４〜15mmの帯状板を製造す
る。連続鋳造圧延法は公知であり、ハンター法、
3C法などいくつかの方法が知られている。その
代表的な方法によれば、２個の回転する鋳造用ロ
ールで構成される鋳型間にノズルを配置し、この
ノズルを経て合金溶湯を鋳型内に導入し、鋳型で
冷却しながら同時に圧延することにより帯状板が
製造される。鋳造用ロールの内部には冷却水が流
通しているので、この方法では通常、100℃／秒
以上の冷却速度で急冷されるため、微細な共晶化
合物が生成する。本発明では、得られる超塑性合金板において共
晶化合物の占める面積率が18％以上となるような
組成のアルミニウム合金溶湯を連続鋳造圧延に供
することが必要である。共晶化合物の面積率が18
％未満の合金板では、本発明方法によつても著し
い超塑性能は発現しない。 18％以上の面積率を与える共晶組成としては、
例えばAl−33％Cu、Al−６％Ni、Al−33％Mg、
Al−13％Mg₂Si（Al−8.25％Mg−4.75％Si）、Al
−27％Cu−５％Si、Al−12％Si−５％Cu、Al−
14％Cu−５％Ni、Al−11％Si−５％Ni、Al−33
％Cu−７％Mg等があげられる。鋳造に供する合
金溶湯はこの共晶組成に等しいことが好ましい
が、これから若干ずれていてもよい。しかし過共
晶側に大きくずれると粗大化した初晶が生じ易く
なり、優れた鋳塑性能を発揮する合金板を製造す
ることは困難となる。一方、共晶組成よりも亜共晶側の合金溶湯の場
合にはこのような困難はない。従つて、本発明に
おいては、共晶組成を中心として亜共晶から僅か
に過共晶、通常は共晶組成よりも共晶元素が３％
過剰の程度まで、の範囲で、かつ共晶化合物の面
積率18％以上を与える組成の合金溶湯を連続鋳造
圧延に供するのが好ましい。また、合金溶湯中に
は、共晶を構成する元素以外の元素が少量含有さ
れていてもよい。このような元素としてはMn、
Cr、Zr、Ｖ、Nb、Ti等の遷移元素があげられ
る。これらの元素の含有量は鋳造時にほぼ固溶す
る範囲にあるのが好ましく、例えばMnならば１
％以下、Zrならば0.5％以下とする（但し、Al−
Mg₂Si共晶を生成する溶湯中にMnおよびCrを含
有させる場合は本発明の範囲から除くものとす
る。特願昭56−180247参照）。連続鋳造圧延により得られた厚さ３〜20mmの帯
状板は、次いで熱間圧延することなく冷間圧延す
る。熱間圧延を行なうと、共晶化合物が粗大化し
て、超塑性能が低下する。なお、冷間圧延の前に
帯状板を焼きなまして共晶化合物を少くとも部分
的に球状化させたのち冷間圧延を行なうと、超塑
性能を向上させることができる。焼きなましは共
晶化合物の生成する温度より100〜150℃低い温度
で行なうのが好ましい。焼きなまし温度が高過ぎ
ると、共晶化合物が粗大化して超塑性能が低下す
るし、低過ぎると焼きなましの効果は生じない。
焼きなまし時間は６〜24時間が適当である。温度
が低い場合には時間を長くし、温度が高い場合に
は時間を短くすることは、一般の熱処理と同様で
ある。冷間圧延は圧延率が70％以上、好ましくは80％
以上に達するまで行なうことが必要であり、これ
により優れた超塑性能を示す合金板を製造するこ
とができる。なお、冷間圧延と共に加工硬化も進行するの
で、圧延率が高くなると共に圧延が漸次困難にな
る。この困難は冷間圧延の途中で中間焼鈍を行な
うことにより解消される。中間焼鈍は急激に軟化
の生ずる温度から微細組織が粗大化するまでの温
度範囲で行なうのが好ましく、一般に250〜400℃
で行なわれる。すなわち、一般に200〜250℃で軟
化が著しくなり、300℃で軟化はほぼ飽和に達す
る。そしてこれ以上の温度に加熱しても軟化度の
向上は比較的小さく、逆に高温になるにつれて微
細組織が粗大化する弊害が目立つようになる。焼
鈍時間は１〜４時間が好ましく、常法通り温度が
高いほど時間を短かくする。中間焼鈍は通常は１回であるが、圧延率が大き
い場合には２回以上行なつてもよい。中間焼鈍を
行なつた場合には、最終の中間焼鈍後の圧延率が
60％以上に達するまで冷間圧延することが必要で
あり、全圧延率がいくら大きくても中間焼鈍後の
冷間圧延率がこれよりも小さいと優れた超塑性能
を示す合金板を得るのが困難である。中間焼鈍後
の冷間圧延は圧延率が65％以上に達するまで行な
うのが好ましく、一般に圧延率が高いほど優れた
超塑性能を示す合金板が得られる。このようにして得られる超塑性能に優れた合金
板は、共晶化合物の面積率が18％以上であり、か
つ共晶化合物の粒径（＝長径と短径との算術平均
値）が実質的に5μ以下である。共晶化合物の面
積率は鋳造時に決定され後続する熱処理および圧
延においては変化しないと考えられる。また共晶
化合物の粒径は、焼きなましや中間焼鈍の温度に
よつては粗大化することはあつても、圧延によつ
ては殆んど破砕されないと考えられ、従つて鋳造
時にできるだけ急冷して微細な共晶を生成させる
ことが重要である。本発明方法により製造されるアルミニウム合金
板は300℃以上、特に400℃以上で優れた超塑性特
性を示す。従つてこの特性を利用して一般の超塑
性材料に適用される各種の加工法により成形加工
することができる。加工時のひずみ速度は通常１
×10^-3〜１×10^-1／秒の範囲で、また単軸延びは
300％以上で行なうのが好ましい。以下に実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明は以下の実施例に限定されるもの
ではない。実施例１〜３第１表に示す組成のアルミニウム合金溶湯を、
700〜730℃で十分に脱ガスした。直径30cmの２個
の水冷ロールで構成された駆動鋳型を用い、上記
の溶湯を鋳込温度約700℃で100cm／分の鋳造速度
で連続的に鋳造圧延して厚さ6.0mmの帯状板を製
造した。この帯状板を470〜480℃で12時間焼きなました
のち、冷間圧延して厚さ1.0mmまで圧延した（圧
延率83％）。比較例１〜３実施例１〜３で脱ガス処理したアルミニウム合
金溶湯を、通常の堅型鋳造法により10cm／分の速
度で鋳造して、200mm×100mmのスラブを鋳造し
た。これを約500℃で熱間圧延して厚さ6.0mmの圧
延板とし、さらに冷間圧延により1.0mmまで圧延
した。比較例４第１表に示すAl−１％Co合金溶湯を700〜730
℃で十分に脱ガスしたのち、実施例１〜３と全く
同様にして鋳造−焼きなまし−冷間圧延の各工程
を経て厚さ1.0mmの圧延板を得た。試験例上記の実施例および比較例で製造した圧延板か
ら150×150mmの大きさの試験片を切り出し、バル
ヂ成形を行なつた。成形は先ず約0.5Kg／cm²Ｇの
圧空を導入してふくらませ、次いで破断が生ずる
まで逐時圧力を上昇させた。試験用の金型の形状
は第１図の通りで、これを用いて、試験片を直径
100mmの半球状にふくらませ、破断が生じた時点
のバルヂ高さを測定した。結果を第２表に示す。

【表】

【表】【図面の簡単な説明】

第１図は試験例で用いたバルヂ試験用金型の模
式的断面図である。Ａは試験片を金型に取付けた
状態を示し、Ｂは試験片が圧空によりふくれた状
態を示す。１：下金型、２：上金型、３：試験片、４：圧
空導入管、ｌ：バルヂ高さ。

Claims

【特許請求の範囲】１凝固過程において共晶を生成する組成のアル
ミニウム合金溶湯を、連続的に鋳造圧延して厚さ
３〜20mmの帯状板とし、これを熱間圧延すること
なく圧延率が70％以上に達するまで冷間圧延する
ことからなり、存在する共晶化合物の大きさが実
質的に5μ以下であり、かつその面積率が18％以
上であることを特徴とする超塑性アルミニウム合
金板の製造法。２鋳造圧延して得られた帯状板を焼きなまし
て、共晶化合物を少くとも部分的に球状化させた
のち、冷間圧延を行なうことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の方法。３冷間圧延を中間焼鈍せずに行なうことを特徴
とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
方法。４冷間圧延の途中で中間焼鈍を行ない、かつ最
終の中間焼鈍後の圧延率が60％以上に達するまで
冷間圧延を行なうことを特徴とする特許請求の範
囲第１項または第２項記載の方法。