JPH06271955A - Production of aluminum alloy - Google Patents

Production of aluminum alloy

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Publication number
JPH06271955A
JPH06271955A JP6022089A JP2208994A JPH06271955A JP H06271955 A JPH06271955 A JP H06271955A JP 6022089 A JP6022089 A JP 6022089A JP 2208994 A JP2208994 A JP 2208994A JP H06271955 A JPH06271955 A JP H06271955A
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JP
Japan
Prior art keywords
phase
aluminum
group
aluminum alloy
metastable
Prior art date
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Pending
Application number
JP6022089A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hironori Fujita
浩紀 藤田
Fumio Nonoyama
史男 野々山
Atsushi Danno
敦 団野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Central R&D Labs Inc
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Publication date
Application filed by Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

PURPOSE:To provide the method for producing a bulky aluminum allay having high strength, high hardness and high heat resistance and utilizable for automobiles, electric apparatus and the other industries. CONSTITUTION:This method for producing an aluminum alloy is constituted of a stage in which the mixed powder of the material to be worked constituted of aluminum and at least one or more kinds of metals and non-metals selected from the groups 4a, 5a, 6a, 7a and 8a and silicon and baron or a green compact obtd. by subjecting the same mixed powder to compacting or a cast material is produced and a stage in which the material to be worked is inserted into a die for working and is repeatedly subjected to plastic deformation in a state in which at least a part of the material to be worked is cramped while it is held to 100 to 400 deg.C in an inert atmosphere to form a metastable phase essentially consisting of an amorphous phase and/or a supersaturated solid solution phase, and this method furthermore includes a stage in which the same aluminum allay is subjected to heating treatment, and a metastable phase and/or a stable phase essentially consisting of intermetallic compounds is finely dispersed therein.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、自動車、航空機、電気
機器、その他の産業に利用できる高強度、高硬度、高耐
熱性を有するアルミニウム合金の製造方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an aluminum alloy having high strength, high hardness and high heat resistance, which can be used in the automobile, aircraft, electric equipment and other industries.

【0002】[0002]

【従来の技術】比強度が大きな高強度のアルミニウム合
金は、自動車、航空機、事務機器等、特に高速運動部品
等では高性能化の達成が期待されるため、急冷法または
メカニカルアロイング法により強度を向上させる研究が
盛んに行なわれている。急冷法では、例えば、アルミニ
ウム−TM(TM:Fe,Co,Ni等の遷移金属)−
Ln(Ln:Y,La,Ce等の希土類元素)からなる
合金を溶解し、メルトスピニングという方法によって、
引張強度が100kgf/mm2 を越える0.02mm
厚さのリボン状の非晶質材料を得ている(日本金属学会
誌、Vol.30、No.5、1991、P375)。
また、アルミニウム−TM合金を急冷凝固させて製造し
た非晶質の粉末を相変態開始温度以上で押出す方法によ
り作製したバルク状の材料では100kgf/mm2
ものも得られている(特開平3−202431号)。
2. Description of the Related Art High-strength aluminum alloys with high specific strength are expected to achieve high performance in automobiles, aircraft, office equipment, etc., especially in high-speed moving parts. Therefore, they can be strengthened by the quenching method or mechanical alloying method. There is a lot of research done to improve In the quenching method, for example, aluminum-TM (TM: transition metal such as Fe, Co, Ni)-
An alloy made of Ln (Ln: a rare earth element such as Y, La, and Ce) is melted and melt-spun by a method.
0.02mm with tensile strength exceeding 100kgf / mm 2
A ribbon-shaped amorphous material having a thickness is obtained (Journal of the Japan Institute of Metals, Vol. 30, No. 5, 1991, P375).
In addition, a bulk material produced by a method of extruding an amorphous powder produced by rapid solidification of an aluminum-TM alloy at a temperature above the phase transformation start temperature is 100 kgf / mm 2 (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10 (1999) -242242). 3-202431).

【0003】一方、メカニカルアロイング法は、例え
ば、アルミニウム粉末とチタン、ニッケル、ニオブ、ジ
ルコニウム等の広範囲の組成の粉末を機械的混合・粉砕
・凝集等の複合処理によって非晶質相を形成する方法で
あるが、この方法で形成したものをバルク(塊)状とし
て強度を測定したものはない。また、メカニカルアロイ
ング法で鉄粒子をアルミニウム中に微細に分散させ、そ
の後圧延しバルク状とした材料では引張強度が55kg
f/mm2 を越えるものも作製されている。
On the other hand, in the mechanical alloying method, for example, an aluminum phase and a powder having a wide range of compositions such as titanium, nickel, niobium, and zirconium are subjected to a composite treatment such as mechanical mixing, pulverization, and aggregation to form an amorphous phase. Although it is a method, there is no method of measuring the strength of the material formed by this method in bulk form. In addition, the mechanical strength of iron particles is finely dispersed in aluminum and then rolled into a bulk material, which has a tensile strength of 55 kg.
A material having a f / mm 2 value or more has been produced.

【0004】しかし、これらの方法で得られるものの形
状は、通常数μm〜数10μmの粉末状である。急冷法
では20μm程度の厚さのリボン状のものも得られる
が、高価な稀土類元素を多量に含有しており、コスト高
となる。また、これらの形状では、いずれにしても適用
が限定される。前記非晶質相の粉末を部品として実用す
る場合には、粉末を固化させる必要がある。すなわち、
粉末を固化させる方法として、非酸化性雰囲気中、40
0〜550℃でキャンニング押出しをしたり、HIP等
によって固化させる方法がある。これらの方法では非晶
質合金の加熱による結晶化が生じ、得られた合金は通常
結晶質となる。また、前記キャンニング押出しにおい
て、結晶化防止のため押出温度を下げると粉末間の結合
が充分でなく強度が劣るという欠点があった。このよう
に、従来の急冷法やメカニカルアロイング法によって得
られる非晶質相等を有する材料は粉末あるいはリボン状
であって、これをさらにキャンニング押出等により製品
形状に加工しなければならないという厄介な問題があ
り、高強度の非晶質相等を有するバルク状の材料を低コ
ストで容易に得ることができるアルミニウム合金の製造
方法の開発が強く望まれていた。
However, the shape of the product obtained by these methods is usually a powder of several μm to several tens of μm. Although a ribbon-shaped material having a thickness of about 20 μm can be obtained by the quenching method, it contains a large amount of expensive rare earth elements, resulting in a high cost. Further, in any of these shapes, the application is limited. When the amorphous phase powder is used as a part, it is necessary to solidify the powder. That is,
As a method for solidifying the powder, 40% in a non-oxidizing atmosphere is used.
There are methods of canning extrusion at 0 to 550 ° C. and solidification by HIP or the like. In these methods, crystallization of the amorphous alloy by heating occurs, and the obtained alloy is usually crystalline. Further, in the above canning extrusion, if the extrusion temperature is lowered to prevent crystallization, there is a drawback that the bonding between the powders is not sufficient and the strength is poor. As described above, the material having an amorphous phase or the like obtained by the conventional quenching method or mechanical alloying method is in the form of powder or ribbon, and this has to be further processed into a product shape by canning extrusion or the like. However, there is a strong demand for the development of a method for producing an aluminum alloy that can easily obtain a bulk material having a high-strength amorphous phase at low cost.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、前記問
題点を詳細に検討し、以下の点に着眼した。すなわち、
純アルミニウム粉末にチタンやバナジウムの粉末を混合
し、この混合粉末を圧粉成形した圧粉体を拘束した状態
で繰返し強加工を行い、被加工材に従来の塑性加工以上
の歪みを与えたところ、非晶質相または過飽和固溶体相
を主体とする準安定相からなり、かつこの加工工程だけ
で被加工材全体をバルク状にできることを見出した。さ
らにこの材料を300〜500℃に加熱したところ金属
間化合物を主体とする準安定相が微細に析出した引張強
度が70kgf/mm2 以上の材料を得ることができる
ことを見出した。本発明は、非晶質相や過飽和固溶体相
等の準安定相からなり、繰返し加工だけで簡易にバルク
状からなるアルミニウム合金を製造する方法および金属
間化合物の準安定相が微細に析出した引張強度が70k
gf/mm2 以上バルク状の高強度のアルミニウム合金
を製造する方法の提供を目的とするものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors examined the above problems in detail and focused on the following points. That is,
Titanium or vanadium powder is mixed with pure aluminum powder, and the mixed powder is compacted and subjected to repeated heavy working in a state of being constrained, and the work material is given more strain than conventional plastic working. It has been found that the material to be processed can be made into a bulk by only this processing step, which is composed of a metastable phase mainly composed of an amorphous phase or a supersaturated solid solution phase. Further, it was found that when this material was heated to 300 to 500 ° C., a material having a tensile strength of 70 kgf / mm 2 or more in which a metastable phase mainly composed of an intermetallic compound was finely precipitated could be obtained. The present invention is a method for producing an aluminum alloy consisting of a metastable phase such as an amorphous phase or a supersaturated solid solution phase, which is simply in a bulk form only by repeated working, and a tensile strength in which a metastable phase of an intermetallic compound is finely precipitated. Is 70k
It is an object of the present invention to provide a method for producing a bulk high-strength aluminum alloy having a gf / mm 2 or more.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(第1発明の構成)本第1発明のバルク状のアルミニウ
ム合金の製造方法は、アルミニウムと、周期律表の第4
a属、第5a属、第6a属、第7a属、第8a属、シリ
コンおよび硼素から選ばれた少なくとも1種以上の金属
および非金属からなる被加工材である混合粉末または該
混合粉末を圧粉した成形体または鋳造材を作製する工程
と、該被加工材を加工用金型中に挿入し、不活性雰囲気
中で100〜400℃に保持しながら、前記被加工材を
構成する各組織間の拡散反応が生ずるような塑性変形を
被加工材の少なくとも一部を拘束した状態で繰返し与
え、非晶質相および/または過飽和固溶体相を主体とす
る準安定相を形成する工程と、からなることを特徴とす
る。
(Structure of First Invention) The method for manufacturing a bulk aluminum alloy according to the first invention comprises aluminum and a fourth periodic table.
The mixed powder or the mixed powder which is a work material made of at least one metal or non-metal selected from the group consisting of a, 5a, 6a, 7a, 8a, silicon and boron is pressed. Process of producing powdered molded body or cast material, and inserting each of the materials to be processed into a processing mold, and holding each at 100 to 400 ° C. in an inert atmosphere, each structure constituting the material to be processed A plastic deformation that causes a diffusion reaction between the materials is repeatedly applied in a state in which at least a part of the work material is constrained to form a metastable phase mainly composed of an amorphous phase and / or a supersaturated solid solution phase; It is characterized by

【0007】(第2発明の構成)本第2発明のバルク状
の高強度アルミニウム合金の製造方法は、アルミニウム
と、周期律表の第4a属、第5a属、第6a属、第7a
属、第8a属、シリコンおよび硼素から選ばれた少なく
とも1種以上の金属および非金属からなる被加工材であ
る混合粉末または該混合粉末を圧粉した成形体または鋳
造材を作製する工程と、該被加工材を加工用金型中に挿
入し、不活性雰囲気中で100〜400℃に保持しなが
ら、前記被加工材を構成する各組織間の拡散反応が生ず
るような塑性変形を被加工材の少なくとも一部を拘束し
た状態で繰返し与え非晶質相および/または過飽和固溶
体相を主体とする準安定相を形成する工程と、該被加工
材を200〜500℃の温度で加熱処理し金属間化合物
を主体とする準安定相および/または安定相を微細に分
散させる工程と、からなることを特徴とする。
(Structure of Second Invention) The method for manufacturing a bulk high-strength aluminum alloy according to the second invention is made of aluminum and 4a group, 5a group, 6a group, 7a group of the periodic table.
A step of producing a mixed powder, which is a work material made of at least one metal or non-metal selected from the genus, the genus 8a, silicon and boron, or a compact or a cast material obtained by pressing the mixed powder. The material to be processed is inserted into a working die, and while being maintained at 100 to 400 ° C. in an inert atmosphere, the material to be processed is subjected to plastic deformation such that a diffusion reaction occurs between the tissues constituting the material to be processed. A step of forming a metastable phase mainly composed of an amorphous phase and / or a supersaturated solid solution phase by repeatedly applying at least a part of the material in a restrained state, and heat-treating the material to be processed at a temperature of 200 to 500 ° C. And a step of finely dispersing a metastable phase and / or a stable phase mainly containing an intermetallic compound.

【0008】[0008]

【作用】[Action]

(第1発明の作用)本発明のアルミニウム合金の製造方
法は、繰返し強加工を行って準安定相である非晶質相や
過飽和固溶体相を有し、かつこの繰返し強加工だけで製
品形状に近いバルク状の材料を得ることができる点に特
徴を有する。非晶質相および/または過飽和固溶体相の
形成は、前記構成で述べたように、第4a属、第5a
属、第6a属、第7a属、第8a属、シリコンおよび硼
素から選ばれた1種以上の元素の混合粉末等からなる被
加工材を加工用金型中に挿入し、不活性雰囲気中で10
0〜400℃に保持しながら、前記被加工材に粉末間等
において拡散反応が生ずるような強加工を被加工材の少
なくとも一部を拘束した状態で繰返えすことによって行
なう。この非晶質相および/または過飽和固溶体相を形
成し得る理由は以下のようであると推定される。
(Operation of the First Invention) The method for producing an aluminum alloy according to the present invention is characterized by carrying out repeated strong working to have an amorphous phase or a supersaturated solid solution phase which is a metastable phase, and the product shape is formed only by this repeated strong working. It is characterized in that a material in a close bulk can be obtained. The formation of the amorphous phase and / or the supersaturated solid solution phase is carried out by the genus 4a, 5a
A work material made of a mixed powder of one or more elements selected from the group consisting of genus, 6a, 7a, 8a, silicon and boron is inserted into a working mold and is placed in an inert atmosphere. 10
While maintaining the temperature at 0 to 400 ° C., strong working is performed so that a diffusion reaction occurs in the work material between powders and the like, and is repeated with at least a part of the work material being restrained. It is presumed that the reason why the amorphous phase and / or the supersaturated solid solution phase can be formed is as follows.

【0009】被加工材が粉末または粉末を圧粉した成形
体の場合は、粉末間の拡散反応が生ずるような強加工に
より各粉末が互いに擦合と破砕により、界面が活性化さ
れ、拡散が生ずる。次の加工では、各粉末間の新たな擦
合、破砕が生じ活性面が形成され拡散が進行する。この
ような加工の繰返しにより被加工材全体が拡散により結
合状態となるとともに、通常の熱処理や加工では固溶不
可能な量の元素を多量に固溶させることができ、準安定
相が形成されるのである。
When the material to be processed is a powder or a compact obtained by compacting the powder, the powders are rubbed against each other and crushed by a strong processing that causes a diffusion reaction between the powders, the interface is activated, and diffusion is caused. Occurs. In the next processing, new friction and crushing occur between the powders, an active surface is formed, and diffusion progresses. By repeating such processing, the entire material to be processed becomes a bonded state due to diffusion, and a large amount of elements that cannot be dissolved by ordinary heat treatment or processing can be solid-dissolved, and a metastable phase is formed. It is.

【0010】本発明のアルミニウム合金の製造方法は、
従来のメカニカルアロイング法と同様の拡散現象で非晶
質相等を形成するものであるが、以下の点で異なる。メ
カニカルアロイング法は、ボールミルを用い室温付近で
10〜1000時間のミリングを行ない粉末間の擦合と
破砕と凝集を繰返し行ない、粒間での拡散により準安定
相が形成されるが、得られる材料の状態は常に粉末状で
ある。これらの粉末は活性であるが、表面は僅かではあ
るが、雰囲気ガスによる吸着または化合物形成があるこ
とや活性表面が形成されてからの時間の経過のために、
表面活性は低下している。そのため、この粉末状試料を
固化する場合には、粉末をボールミルから取出し、さら
に容器に入れ450〜600℃といった高温でキャンニ
ング押出またはHIP処理をする必要がある。
The method for producing an aluminum alloy of the present invention comprises:
An amorphous phase or the like is formed by a diffusion phenomenon similar to the conventional mechanical alloying method, but is different in the following points. In the mechanical alloying method, a ball mill is used to perform milling at room temperature for about 10 to 1000 hours to repeat rubbing between powders, crushing and agglomeration, and a metastable phase is formed by diffusion between particles, but this is obtained. The material state is always powdery. These powders are active, although the surface is small, but due to adsorption or compound formation by atmospheric gases and the passage of time since the active surface was formed,
Surface activity is reduced. Therefore, when solidifying this powdery sample, it is necessary to take out the powder from the ball mill, put it in a container, and perform canning extrusion or HIP treatment at a high temperature of 450 to 600 ° C.

【0011】これに対し、本発明では、100〜400
℃といった温間で、前記バルク状とする工程は、高エネ
ルギーによって、金属粉末間の擦合と破砕により粉末間
の拡散反応を起こさせて準安定相を形成させると同時
に、高圧力と活性表面効果により各金属粉末同士を強固
に結合させバルク状とするものである。また、各粉末の
破砕により、活性な新生面が形成されても、雰囲気中の
ガスによる酸化や窒化がおこれば、表面活性が失われ金
属間の拡散は生じにくくなる。そこで、形成された新生
面の活性を維持するため、高真空またはArなどの不活
性雰囲気中で行なうのが望ましい。
On the other hand, in the present invention, 100 to 400
The step of forming the bulk at a temperature such as ℃ causes a diffusion reaction between the powders by friction and crushing between the metal powders by high energy to form a metastable phase, and at the same time, at a high pressure and an active surface. Due to the effect, the metal powders are strongly bonded together to form a bulk. Further, even if an active new surface is formed by crushing each powder, surface activity is lost and diffusion between metals is less likely to occur if oxidation or nitridation occurs due to the gas in the atmosphere. Therefore, in order to maintain the activity of the newly formed surface, it is desirable to perform it in a high vacuum or in an inert atmosphere such as Ar.

【0012】また、被加工材が鋳造材の場合は、このア
ルミニウム合金鋳造材中に分散した例えば、比較的大き
な金属間化合物を主体とする安定相に強加工を施すと、
各安定相が互いに擦合と破砕を繰返し、界面が活性化さ
れ、粉砕された安定相とアルミニウムの母相とが反応し
準安定相が形成される。
When the material to be processed is a cast material, when a stable phase mainly composed of, for example, a relatively large intermetallic compound dispersed in the aluminum alloy cast material is subjected to heavy working,
The stable phases repeat rubbing and crushing with each other, the interface is activated, and the crushed stable phase and the aluminum mother phase react with each other to form a metastable phase.

【0013】次に、準安定相の形成は前記したように高
エネルギー付与下での粉末間等の拡散現象によって生じ
ると考えられる。拡散速度を大きくするには、加工温度
を上昇させるのが最も有利であり、材料の変形抵抗を小
さくする上でも、温度上昇は望ましい。しかし、温度が
高すぎる場合には、粉末間等の拡散によって生じる相は
平衡状態での相になりやすく、また、一度準安定相が形
成されても高温に保持することにより、相変化して安定
相になる。そこで、加工温度を100〜400℃とする
ものである。
Next, it is considered that the formation of the metastable phase is caused by the diffusion phenomenon between the powders under the application of high energy as described above. In order to increase the diffusion rate, it is most advantageous to raise the processing temperature, and it is also desirable to reduce the deformation resistance of the material. However, if the temperature is too high, the phase generated by the diffusion between the powders, etc., tends to be the phase in the equilibrium state, and even if the metastable phase is once formed, the phase is changed by holding it at a high temperature. Enter a stable phase. Therefore, the processing temperature is set to 100 to 400 ° C.

【0014】(第2発明の作用)本第2発明のアルミニ
ウム合金の製造方法は、繰返し強加工を行って非晶質相
および/または過飽和固溶体相を主体とする準安定相が
形成された材料を得て、この材料に加熱処理を行って金
属間化合物を主体とする準安定相および/または安定相
を微細に分散させた点に特徴があり、これらの処理によ
り高強度を得るのである。前記加熱処理を行うことによ
り高強度のアルミニウム合金を作製できる理由は以下の
ようであると推定される。前記準安定相が形成されたア
ルミニウム合金を200〜500℃で加熱処理するとア
ルミニウム合金母材中に非晶質相や過飽和固溶体相から
合金元素が集合し、アルミニウムとの金属間化合物を主
体とする準安定相や安定相が微細に分散した組織とする
ことができて強度が向上する。しかも200〜500℃
でもこの強度の低下がない。通常使用されているアルミ
ニウム合金では合金元素として用いられている銅、亜鉛
やマグネシウム等の元素は200℃以上で拡散速度が早
く、200℃以上では微細に分散した相が短時間に凝集
して大きな粒の安定相に変わってしまうのに対し、前記
した本発明でアルミニウムに混合する元素はいずれもア
ルミニウム中における拡散速度が比較的遅いため安定相
になりにくく高温でも強度が維持されるものと推定され
る。
(Operation of the Second Invention) In the method for producing an aluminum alloy according to the second invention, a material in which a metastable phase mainly composed of an amorphous phase and / or a supersaturated solid solution phase is formed by performing repeated heavy working is formed. Then, this material is subjected to a heat treatment to finely disperse the metastable phase and / or the stable phase mainly containing an intermetallic compound, and high strength is obtained by these treatments. The reason why a high-strength aluminum alloy can be produced by performing the heat treatment is presumed to be as follows. When the aluminum alloy in which the metastable phase is formed is heat-treated at 200 to 500 ° C., alloy elements are aggregated from an amorphous phase or a supersaturated solid solution phase in the aluminum alloy base material, and mainly contains an intermetallic compound with aluminum. A structure in which a metastable phase or a stable phase is finely dispersed can be formed, and the strength is improved. Moreover, 200-500 ° C
However, there is no decrease in this strength. Elements such as copper, zinc, and magnesium, which are used as alloying elements in commonly used aluminum alloys, have a fast diffusion rate at 200 ° C or higher, and at 200 ° C or higher, finely dispersed phases aggregate in a short time and become large. In contrast to the stable phase of grains, it is presumed that the elements mixed with aluminum in the present invention described above have a relatively slow diffusion rate in aluminum and are unlikely to be in a stable phase, and strength is maintained even at high temperatures. To be done.

【0015】[0015]

【発明の効果】【The invention's effect】

(第1発明の効果)本第1発明のアルミニウム合金の製
造方法によれば、繰返し強加工を行うといった比較的簡
易な方法により準安定相を有する材料を得ることができ
る。また、このアルミニウム合金は、粉末やリボン状で
はなく製品形状に近いバルク状で得られるため、粉末の
場合の危険性や固化工程が不要になる利点を有する。
(Effect of the first invention) According to the method for manufacturing an aluminum alloy of the first invention, a material having a metastable phase can be obtained by a relatively simple method such as repeated heavy working. Further, since this aluminum alloy is obtained not in the form of powder or ribbon, but in the form of bulk, which is close to the product shape, it has the advantage that the danger of powder and the solidification step are unnecessary.

【0016】(第2発明の効果)本第2発明のアルミニ
ウム合金の製造方法によれば、加熱処理前の比較的軟ら
かな状態で製品形状に成形後、これを加熱処理すること
により比較的簡易に高強度の金属間化合物を主体とする
準安定相および/または安定相が微細に分散した高強度
のアルミニウム合金材料を製造できる。
(Effect of the Second Invention) According to the method for producing an aluminum alloy of the second invention, the aluminum alloy is molded into a product shape in a relatively soft state before the heat treatment, and then the heat treatment is carried out, which is relatively simple. It is possible to produce a high-strength aluminum alloy material in which a metastable phase and / or a stable phase mainly composed of a high-strength intermetallic compound are finely dispersed.

【0017】[0017]

【実施例】【Example】

(具体例)以下、前記第1発明および第2発明のアルミ
ニウム合金の製造方法をさらに具体的にした具体例につ
いて説明する。本具体例でアルミニウムの粉末等に混合
する元素としては、まず、非晶質相、過飽和固溶体相や
金属間化合物といった準安定相を形成しやすい元素であ
る必要がある。さらに最終工程の加熱処理により、アル
ミニウム合金母材中に微細な金属間化合物を主体とする
準安定相や安定相を分散析出させることができ、できる
だけ高温において、凝集することなく、微細に存在し得
る析出粒子を形成可能な元素であることが望ましい。こ
のような元素として周期律表の第4a属、第5a属、第
6a属、第7a属、第8a属、シリコンおよび硼素から
選ばれた1種以上を用いれば良い。前記したように、高
温強度を向上させるためには、析出粒子を微細に分散さ
せるとともに、微細粒子を凝集、成長させないことが必
要である。そのためには、アルミニウム中における拡散
速度が比較的遅い元素を混合させることが望ましい。前
記した元素のうち、特にチタン、クロム、バナジウム、
コバルトおよび鉄が好ましい。
(Specific Example) Hereinafter, a specific example in which the method for producing an aluminum alloy according to the first invention and the second invention is more specific will be described. In this example, the element to be mixed with the aluminum powder or the like must first be an element that easily forms a metastable phase such as an amorphous phase, a supersaturated solid solution phase or an intermetallic compound. Furthermore, by the heat treatment in the final step, it is possible to disperse and precipitate a metastable phase or a stable phase mainly composed of a fine intermetallic compound in the aluminum alloy base material, and exist finely without agglomeration at the highest temperature possible. It is desirable that the element is capable of forming the obtained precipitation particles. As such an element, one or more selected from Group 4a, Group 5a, Group 6a, Group 7a, Group 8a, Silicon, and Boron of the periodic table may be used. As described above, in order to improve the high temperature strength, it is necessary to finely disperse the precipitated particles and prevent the fine particles from aggregating and growing. For that purpose, it is desirable to mix an element having a relatively slow diffusion rate in aluminum. Among the above-mentioned elements, especially titanium, chromium, vanadium,
Cobalt and iron are preferred.

【0018】従来高強度合金として使用されている代表
的な合金であるAl−Cu合金やAl−Zn−Mg合金
では、加熱処理温度の180℃以上において微細粒子の
成長が起こってしまう。その理由は合金元素であるC
u,Zn,Mgの拡散速度がアルミニウム中において大
きいためである。すなわち、これらの元素の拡散の活性
化エネルギーは約20〜35kcal/molである。
一方、Cr、Ti、Fe、Co等の拡散の活性化エネル
ギーは約40〜58kcal/molであり、拡散が遅
いことを示している。高温強度を大きくするには、後者
のような拡散しにくい元素の過飽和固溶体を加熱処理す
るのが望ましいことは、以前より指摘されていたが、従
来の技術では、このような元素を多量に固溶した過飽和
固溶体を形成させることは不可能であった。発明者ら
は、前記方法により、これらの元素でも過飽和に固溶し
た準安定相を形成させることに成功したのである。これ
らの合金元素の添加量は、原子割合で0.5%以上、4
0%を越えない範囲であることが望ましい。合金元素の
一部または全部がアルミニウムを主体とした非晶質相ま
たは過飽和固溶体相等の準安定相を構成する。添加元素
の量が0.5%より少ない場合には、強化の効果がな
く、40%より多いと分散粒子が大部分を占め、材料の
靭性が失われる。
In typical Al--Cu alloys and Al--Zn--Mg alloys used as high strength alloys, fine particles grow at a heat treatment temperature of 180 ° C. or higher. The reason is C, which is an alloying element
This is because the diffusion rate of u, Zn, and Mg is high in aluminum. That is, the activation energy for diffusion of these elements is about 20 to 35 kcal / mol.
On the other hand, the activation energy for the diffusion of Cr, Ti, Fe, Co, etc. is about 40 to 58 kcal / mol, indicating that the diffusion is slow. It has been pointed out earlier that it is desirable to heat-treat a supersaturated solid solution of an element that is difficult to diffuse, such as the latter, in order to increase the high-temperature strength. It was not possible to form a melted supersaturated solid solution. The inventors have succeeded in forming a metastable phase which is a solid solution in supersaturation with these elements by the above method. The addition amount of these alloy elements is 0.5% or more in atomic ratio, 4
It is desirable that the range does not exceed 0%. A part or all of the alloying elements constitutes a metastable phase such as an amorphous phase or a supersaturated solid solution phase mainly containing aluminum. When the amount of the additional element is less than 0.5%, there is no strengthening effect, and when it is more than 40%, the dispersed particles occupy the majority, and the toughness of the material is lost.

【0019】次に、本具体例において、準安定相を形成
する方法は、(A)アルミニウム粉末と添加金属粉末あ
るいはアルミニウム合金中の各種相の破砕、新生面の形
成、表面間での拡散を可能とするような高加工を繰返す
方法を用い、(B)アルミニウムと各種相表面間で拡散
を生じさせるために、アルミニウム等の表面を清浄に保
つ不活性雰囲気とし、(C)塑性変形および拡散を容易
にさせるため、100℃以上で、かつ安定相形成温度以
下で行う。(A)に関しては、金属粉末を混合した素
材、または溶解法等により安定相を分散したアルミニウ
ム合金鋳造材のいずれを被加工材に使用する場合にも、
加工により各々の相が互いに擦合と破砕を繰返、界面を
活性とし、拡散により結合させるに十分な加工率と荷重
が必要である。このような強加工により接触した表面の
一部で拡散して、準安定相を形成する。次の加工では、
また新たな破砕と活性面を形成されるようにするために
は、数十回以上の繰返加工が必要である。また、加工応
力はアルミニウム合金の降伏強度以上、少なくとも40
kg/mm2 以上が必要である。望ましくは、型の摺動
面での摩擦力や金型の破損を考慮して60〜200kg
/mm2 で加工を行うとよい。
Next, in this embodiment, the method of forming the metastable phase is (A) crushing of various phases in the aluminum powder and the additive metal powder or the aluminum alloy, formation of a new surface, and diffusion between the surfaces. In order to cause diffusion between (B) aluminum and various phase surfaces, an inert atmosphere that keeps the surface of aluminum and the like clean is used, and (C) plastic deformation and diffusion In order to make it easy, it is performed at 100 ° C. or higher and at a stable phase formation temperature or lower. Regarding (A), when using either a raw material mixed with metal powder or an aluminum alloy cast material in which a stable phase is dispersed by a melting method or the like as a work material,
It is necessary to have a sufficient processing rate and load so that each phase repeats rubbing and crushing with each other by the processing, activates the interface, and bonds by diffusion. Due to such strong working, a part of the contacted surface diffuses to form a metastable phase. In the next processing,
Further, in order to form new crushing and an active surface, it is necessary to repeat the processing several tens of times or more. In addition, the working stress is at least 40 times the yield strength of the aluminum alloy.
kg / mm 2 or more is required. Desirably, considering the frictional force on the sliding surface of the mold and damage to the mold, 60-200 kg
It is better to process at / mm 2 .

【0020】繰返加工法は例えば以下の方法によって行
う。 十字型圧縮法:図1に示すような上下、左右に可動パ
ンチを配設した金型を用い、該金型を通常プレス加工等
で用いられている加工機械に取付けて加工を行う。すな
わち、金型の中央部に被加工材を入れ、まず、パンチ1
にA方向から荷重をかけ圧縮する。被加工材は圧縮され
るが、パンチ2が可動なので被加工材の一部は荷重付与
方向と直角の方向に押出される。次に、パンチ2により
被加工材にB方向から荷重を加え圧縮する。この操作を
繰返して加工を行う。この加工方法によれば、一方のパ
ンチが他方のパンチを直接可動させるため、試料の変形
量を大きくすることができる。この加工方法は金型内の
キャビティの体積が変化するため被加工材にクラックが
生じることがあるが、クラックの発生を防止するために
は、図2に示すような体積がほとんど変化しない密閉式
とした十字型圧縮法がある。この方法では、キャビティ
の体積が変化しないように、荷重を与えるパンチと連動
して他方のパンチを後退させる機構をつけることが望ま
しい。
The repeating processing method is performed, for example, by the following method. Cruciform compression method: A die having movable punches arranged vertically and horizontally as shown in FIG. 1 is used, and the die is attached to a processing machine usually used for press working or the like for processing. That is, the work piece is put in the center of the die, and first the punch 1
A load is applied to the A direction to compress. The work material is compressed, but since the punch 2 is movable, part of the work material is extruded in the direction perpendicular to the load application direction. Then, the punch 2 applies a load to the workpiece from the B direction to compress the workpiece. Processing is repeated by repeating this operation. According to this processing method, since one punch directly moves the other punch, the deformation amount of the sample can be increased. With this processing method, the volume of the cavity in the mold changes, so cracks may occur in the workpiece, but in order to prevent the occurrence of cracks, the closed type that the volume hardly changes as shown in FIG. There is a cross compression method. In this method, it is desirable to provide a mechanism for retracting the other punch in conjunction with the punch to which a load is applied so that the volume of the cavity does not change.

【0021】押出法:図3に示す金型で行なう方法で
あり、被加工材をパンチ間に入れ、交互に押出しを行な
い、断面積の小さいオリフィス部31を通過させて加工
を行うものである。上部パンチ1によって荷重を加える
場合は、他方のパンチ11はキャビティの体積を一定に
保ちながら下降する。したがって、被加工材は押出され
た後に断面積がパンチの径まで拡大される。本方法は加
工率を大きくでき、体積がほとんど変化しない密閉押出
しをすることによりクラックの生じない材料を得ること
ができる。
Extrusion method: This is a method carried out by a die shown in FIG. 3, in which a material to be processed is inserted between punches, alternately extruded, and processed by passing through an orifice portion 31 having a small cross-sectional area. . When a load is applied by the upper punch 1, the other punch 11 descends while keeping the volume of the cavity constant. Therefore, the cross-sectional area of the workpiece is expanded to the diameter of the punch after being extruded. According to this method, the processing rate can be increased, and a material free from cracks can be obtained by performing closed extrusion in which the volume hardly changes.

【0022】揺動鍛造法:固定された下部金型中央部
に設置した被加工材を上部のパンチを回転揺動させて被
加工材を局部的に流動加圧し、塑性変形させながら全体
を加圧する方法である。本方法では、1回の加工率は比
較的小さいが、繰返回数を増加することが容易であり、
かつ加工荷重が小さくできるため大きな形状の材料が得
られる。
Oscillating forging method: The workpiece placed in the central portion of the fixed lower die is oscillated by rotating the upper punch to locally fluidize and press the workpiece, and plastically deform the entire workpiece. It is a method of pressing. In this method, although the processing rate per operation is relatively small, it is easy to increase the number of repetitions,
Moreover, since the processing load can be reduced, a material having a large shape can be obtained.

【0023】前記第1発明のアルミニウム合金の製造方
法によって製造されたアルミニウム合金は、アルミニウ
ムと、周期律表の第4a属、第5a属、第6a属、第7
a属、第8a属、シリコンおよび硼素から選ばれた少な
くとも1種以上の金属および非金属からなるバルク状の
アルミニウム合金であって、このアルミニウム合金は、
前記アルミニウムと金属および非金属から構成される非
晶質相および/または過飽和固溶体相を主体とする準安
定相を少なくとも一部に有することを特徴とするもので
ある。本アルミニウム合金は、非晶質相および/または
過飽和固溶体相を主体とする準安定相を少なくとも一部
に有するとともに、バルク状である点に大きな特徴を有
する。
The aluminum alloy produced by the method for producing an aluminum alloy according to the first aspect of the present invention includes aluminum, and a group 4a, 5a, 6a and 7 of the periodic table.
A bulk aluminum alloy comprising at least one metal selected from a group, 8a group, silicon and boron, and a nonmetal, the aluminum alloy comprising:
It is characterized in that it has at least a part of a metastable phase mainly composed of an amorphous phase and / or a supersaturated solid solution phase composed of aluminum, a metal and a nonmetal. The aluminum alloy of the present invention has a great feature in that it has a metastable phase mainly composed of an amorphous phase and / or a supersaturated solid solution phase in at least a part thereof and is in a bulk state.

【0024】また、前記第2発明のアルミニウム合金の
製造方法によって製造されたアルミニウム合金は、アル
ミニウムと、周期律表の第4a属、第5a属、第6a
属、第7a属、第8a属、シリコンおよび硼素から選ば
れた少なくとも1種以上の金属および非金属からなるバ
ルク状のアルミニウム合金であって、このアルミニウム
合金は、前記アルミニウムと金属および非金属から構成
される金属間化合物を主体とする準安定相および/また
は安定相が微細に分散していることを特徴とするもので
ある。本アルミニウム合金は、金属間化合物を主体とす
る準安定相および/または安定相が微細に析出分散して
いるため引張強度が70kgf/mm2 以上の高強度
で、高硬度、高耐熱性を有し、かつバルク状である点に
大きな特徴を有する。
The aluminum alloy produced by the method for producing an aluminum alloy according to the second aspect of the present invention contains aluminum, and a group 4a, 5a and 6a of the periodic table.
A bulk aluminum alloy comprising at least one or more metals and non-metals selected from the group consisting of genus, 7a, 8a, silicon and boron, the aluminum alloy comprising: It is characterized in that the metastable phase and / or the stable phase mainly composed of the constituted intermetallic compound are finely dispersed. This aluminum alloy has a high tensile strength of 70 kgf / mm 2 or more, high hardness, and high heat resistance because the metastable phase and / or stable phase mainly composed of intermetallic compounds are finely precipitated and dispersed. It has a great feature in that it is bulky.

【0025】(実施例1)−350メッシュの純アルミ
ニウムの粉末と−350メッシュの純チタニウムの粉末
を原子比で80:20になるように配合し、充分に混合
してから、油圧プレスを用いて、約200kgf/cm
2 の圧力で縦、横、高さがそれぞれ20、8.2、8.
5mmに圧粉成形した。成形体の重量は4.1gであっ
た。この試料を図1−(a)に示す上下、左右に可動パ
ンチ1、2が配設された金型の中央部に入れて組付け、
酸化を防ぐため、1〜3l/分の流量でArガスを流し
ながら、電気炉に入れ300℃に加熱した。その後、炉
より取出し、該金型を、上下から加圧する機構を有する
プレス成形機に組付け、図1−(b)に示すようにA方
向より試料厚さが2mmになるまで圧縮した。試料の一
部はこの圧縮によってA方向と直角の方向に押し出され
た。次に、金型を90°回転させてから図1−(c)に
示すようにB方向からパンチ2によって加圧し、同様に
試料を2mm厚さに圧縮した。この操作を120回繰り
返した。初期の圧縮荷重のピーク値は約10トンであっ
たが、繰返し回数の増加につれて徐々に上昇し、120
回後では38トンであった。この荷重値は約110kg
f/mm2 に相当する。なお、120回後の金型の温度
は190℃まで低下した。
Example 1 Pure aluminum powder of -350 mesh and pure titanium powder of -350 mesh were blended in an atomic ratio of 80:20, mixed sufficiently, and then a hydraulic press was used. About 200kgf / cm
At a pressure of 2 , the height, width, and height are 20, 8.2, and 8. respectively.
It was compacted into 5 mm. The weight of the molded product was 4.1 g. Put this sample in the center of the mold in which the movable punches 1 and 2 are arranged vertically and horizontally as shown in FIG.
In order to prevent oxidation, it was put in an electric furnace and heated to 300 ° C. while Ar gas was caused to flow at a flow rate of 1 to 3 l / min. Then, it was taken out from the furnace, the mold was assembled in a press molding machine having a mechanism for pressing from above and below, and it was compressed from the direction A to a sample thickness of 2 mm as shown in FIG. 1- (b). A part of the sample was extruded in the direction perpendicular to the A direction by this compression. Next, the mold was rotated by 90 ° and then pressed by the punch 2 from the B direction as shown in FIG. 1- (c), and the sample was similarly compressed to a thickness of 2 mm. This operation was repeated 120 times. The initial peak value of the compressive load was about 10 tons, but gradually increased with the increase in the number of repetitions, to 120
After the turn, it was 38 tons. This load value is about 110 kg
This corresponds to f / mm 2 . The temperature of the mold after 120 times was lowered to 190 ° C.

【0026】金型を分解して取出した試料には表面の一
部に若干のクラックが存在するが、各粉末は充分に結合
し、全体がバルク状であり、断面の顕微鏡観察からも内
部にはクラックや介在物等は存在していなかった。この
試料をX線回折した結果、図4−(a)のようなパター
ンが得られこの結果を解析した結果、この試料はTiを
過飽和に固溶〔約20原子(at)%〕した面心立方構
造のアルミニウム合金であることが明らかとなった。従
来、アルミニウム中へのチタンの最大固溶量は、急冷法
で0.2at%であるのに対して、本実施例のアルミニ
ウム合金の製造方法によればチタンを多量に固溶するこ
とができる。なお、加工前の試料をX線回折によって調
べたところ図4−(b)に示すように純アルミニウムと
純チタンの混合体からなっていることが確認された。さ
らに、前記圧縮を施した試料の一部をAr気流中で35
0、400、450、500および600℃に各1時間
加熱(時効処理)後のX線回折パターンと室温での硬さ
を測定した結果をそれぞれ、図5と図6に示す。
The sample taken out by disassembling the mold has some cracks on a part of the surface, but the powders are well bonded and the whole is bulky. There were no cracks or inclusions. As a result of X-ray diffraction of this sample, a pattern as shown in Fig. 4- (a) was obtained, and the result was analyzed. As a result, this sample was face-centered with solid solution of Ti in supersaturation [about 20 atom (at)%]. It became clear that the aluminum alloy had a cubic structure. Conventionally, the maximum solid solution amount of titanium in aluminum is 0.2 at% by the quenching method, whereas a large amount of titanium can be solid-dissolved by the method for manufacturing an aluminum alloy of this example. . When the sample before processing was examined by X-ray diffraction, it was confirmed that it was composed of a mixture of pure aluminum and pure titanium as shown in FIG. 4- (b). Furthermore, a part of the compressed sample is placed in an Ar stream for 35
An X-ray diffraction pattern after heating (aging treatment) at 0, 400, 450, 500, and 600 ° C. for 1 hour each and a result of measuring the hardness at room temperature are shown in FIGS. 5 and 6, respectively.

【0027】X線回折の結果によれば、繰返加工後の試
料(a)ではTiを固溶したアルミニウムの過飽和固溶
体相であり、その硬さはHv230であるが、これを時
効処理することにより、約350℃で準安定相[1]
(Al5 Ti2 )が形成され、さらに高温の500℃近
辺で準安定相[2](Al23Ti9 )に変化する。同時
に硬さも最高でHv470になった。なお、600℃
(f)に加熱した試料では安定相のTiAl3 が析出
し、硬さ測定の圧痕によりクラックが発生した。
According to the result of X-ray diffraction, the sample (a) after the repeated processing was a supersaturated solid solution phase of aluminum in which Ti was solid-dissolved, and the hardness thereof was Hv230, but this should be aged. Results in a metastable phase at about 350 ° C [1]
(Al 5 Ti 2 ) is formed, and further changes to a metastable phase [2] (Al 23 Ti 9 ) at a high temperature near 500 ° C. At the same time, the maximum hardness was Hv470. In addition, 600 ℃
In the sample heated to (f), stable phase TiAl 3 was precipitated and cracks were generated due to the indentation of hardness measurement.

【0028】このように本実施例のアルミニウム合金の
製造方法によれば、繰返加工により、従来技術では不可
能であった、多量のチタンを固溶した準安定相を得るこ
とができ、さらに時効処理により硬さが著しく向上した
バルク材料を製造することが可能となった。
As described above, according to the method for producing an aluminum alloy of this embodiment, it is possible to obtain a metastable phase in which a large amount of titanium is solid-dissolved, which is impossible with the prior art, by repeated processing. The aging treatment has made it possible to produce a bulk material with significantly improved hardness.

【0029】(実施例2)−350メッシュの純アルミ
ニウムの粉末と、−350メッシュの純クロムの粉末を
原子比で80:20になるように配合し、充分に混合し
た。この試料を実施例1と同様、300℃に保持した金
型中で2mm厚さに圧縮加工する操作を150回繰り返
した。金型を分解して取出した試料には若干のクラック
が存在するが、粉末が充分結合し全体がバルク状であっ
た。この試料をX線回折した結果、図7−(a)のよう
なパターンが得られ、この試料のアルミニウム合金は、
アルミニウムとクロムからなる非晶質相ならびにアルミ
ニウムを固溶したクロム合金から構成されることが明ら
かとなった。なお、加工前の試料をX線回折によって調
べたところ、図7−(b)に示すように純アルミニウム
と純クロムの混合体であることが確認された。
(Example 2) A powder of pure aluminum of -350 mesh and a powder of pure chromium of -350 mesh were blended in an atomic ratio of 80:20 and mixed sufficiently. As in Example 1, the operation of compressing the sample to a thickness of 2 mm in a mold kept at 300 ° C. was repeated 150 times. The sample taken out by disassembling the mold had some cracks, but the powder was sufficiently bonded and the whole was in a bulk form. As a result of X-ray diffraction of this sample, a pattern as shown in FIG. 7- (a) is obtained, and the aluminum alloy of this sample is
It was clarified that it is composed of an amorphous phase composed of aluminum and chromium and a chromium alloy in which aluminum is dissolved. When the sample before processing was examined by X-ray diffraction, it was confirmed to be a mixture of pure aluminum and pure chromium as shown in Fig. 7- (b).

【0030】(実施例3)原子比でVが10%になるよ
うに配合した純アルミニウムとAl3 V合金粉末を真空
溶解後、急冷凝固して製造した試料を実施例1と同様に
300℃に保持し、金型中で1mm厚さに圧縮する操作
を360回繰り返した。得られた試料について、X線回
折した結果、アルミニウムの回折線と非晶質相を示すパ
ターンが見られ、これはメカニカルグラインデングと呼
ばれ、安定相(Al3 V)の分解によって準安定相が形
成されたことを示している。
(Embodiment 3) Pure aluminum and Al 3 V alloy powder mixed so that V in atomic ratio of 10% were melted under vacuum and then rapidly cooled and solidified to prepare a sample, which was prepared at 300 ° C. as in Embodiment 1. The operation of holding the sample in place and compressing it to a thickness of 1 mm in the mold was repeated 360 times. As a result of X-ray diffraction of the obtained sample, a pattern showing an aluminum diffraction line and an amorphous phase was observed. This is called mechanical grinding and is a metastable phase due to decomposition of a stable phase (Al 3 V). Have been formed.

【0031】(実施例4)実施例1と同様の粉末を用
い、アルミニウムに対して原子比でチタンが10%にな
るように配合し、圧縮加工した。成形体の重量は5.4
gであった。この試料を図2に示した完全密閉式の金型
中に入れ、実施例1と同様に300℃に保持し、圧縮変
形させる操作を300回繰り返した。金型を分解して取
出した試料にはクラックは存在せず、粉末が充分に結合
し、全体がバルク状であった。この試料について、引張
試験片を作製し、Ar気流中で400℃に1時間加熱後
のX線回折と室温での硬さ、引張強度を測定した。繰返
加工後の試料は、純アルミニウムの相とチタンを固溶し
たアルミニウムの過飽和固溶体相からなり、その硬さは
Hv120であった。この試料を400℃に加熱し時効
処理を施すことにより、金属間化合物である準安定相
(Al5 Ti2 )が形成されると同時に、硬さが最高H
v250になった。また、繰返加工後の室温引張強度は
38kgf/mm2 であったが、これを400℃で時効
処理することにより、75kgf/mm2 と著しく向上
させることができた。
Example 4 The same powder as in Example 1 was used, compounded so that the atomic ratio of titanium to aluminum was 10%, and compressed. The weight of the compact is 5.4.
It was g. This sample was placed in the completely closed mold shown in FIG. 2, held at 300 ° C. as in Example 1, and compressed and deformed 300 times. The sample taken out by disassembling the mold did not have cracks, the powder was sufficiently bonded, and the whole was in a bulk form. With respect to this sample, a tensile test piece was prepared, and after heating at 400 ° C. for 1 hour in an Ar stream, the X-ray diffraction, the hardness at room temperature, and the tensile strength were measured. The sample after the repeated processing consisted of a pure aluminum phase and a supersaturated solid solution phase of aluminum in which titanium was solid-dissolved, and its hardness was Hv120. By heating this sample to 400 ° C. and subjecting it to an aging treatment, a metastable phase (Al 5 Ti 2 ) which is an intermetallic compound is formed, and at the same time, the hardness is maximum H.
It became v250. Further, the room temperature tensile strength after repeated processing was 38 kgf / mm 2 , but by aging this at 400 ° C., it could be remarkably improved to 75 kgf / mm 2 .

【0032】(実施例5)実施例1と同様の組成の粉末
を用い、直径15mm,高さ25mmの成形体を作製し
た。次に、図3に示した押出型を用意した。この型の前
記成形体と接触する部分および圧入時の摺動面部分に黒
鉛を塗布後、前記成形体をこの押出型に入れた。その後
この型を300℃に保持した。所定温度に達した後、油
圧プレスにより、まず一方のパンチから荷重をかけ、そ
の後金型を上下に反転し、もう一方のパンチから荷重を
かける方法で60回繰返圧縮加工を繰り返した。加工荷
重は最大28トン(160kgf/mm2 )であった。
押出後のアルミニウム合金は固化しており、クラックの
ないバルク状であった。X線回折の結果、純アルミニウ
ムに近い相とTiを固溶したアルミニウムの過飽和固溶
体相であった。
Example 5 Using the powder having the same composition as in Example 1, a molded body having a diameter of 15 mm and a height of 25 mm was produced. Next, the extrusion die shown in FIG. 3 was prepared. Graphite was applied to the portion of this mold that contacts the molded body and the sliding surface portion at the time of press-fitting, and then the molded body was placed in this extrusion mold. The mold was then held at 300 ° C. After reaching a predetermined temperature, a load was first applied from one punch by a hydraulic press, then the mold was turned upside down, and the load was applied from the other punch, and the repeated compression processing was repeated 60 times. The processing load was 28 tons (160 kgf / mm 2 ) at maximum.
The aluminum alloy after extrusion was solidified and was in a bulk form without cracks. As a result of X-ray diffraction, it was a phase close to pure aluminum and a supersaturated solid solution phase of aluminum containing Ti as a solid solution.

【0033】(実施例6)−350メッシュの純アルミ
ニウムの粉末と、−350メッシュの純チタニウムの粉
末および−350メッシュの純鉄粉末を原子比で90:
5:5になるように配合し、充分に混合した。この試料
を実施例1と同様、300℃に保持した金型中で2mm
厚さに圧縮加工する操作を120回繰り返した。金型を
分解して取出した試料には若干のクラックが存在する
が、粉末が充分結合し全体がバルク状であった。この試
料をX線回折および磁場測定した結果、出発原料で使用
した純チタニウムの粉末および−350メッシュの純鉄
粉末を原子比で90:5:5になるように配合し、充分
に混合した。この試料を実施例1と同様、300℃に保
持した金型中で2mm厚さに圧縮加工する操作を120
回繰り返した。金型を分解して取出した試料には若干の
クラックが存在するが、粉末が充分結合し全体がバルク
状であった。この試料をX線回折および磁場測定した結
果、出発原料で使用した純チタニウムと純鉄の存在量は
少なく、この試料のアルミニウム合金は、アルミニウム
とチタニウムと鉄を固溶した合金を主成分とした準安定
相より構成されることが明らかとなった。なお、この合
金を400℃で1時間加熱すると、硬さが加熱前のHv
170よりHv240に上昇した。また、純鉄の代わり
にシリコンや銅を使用した場合も同様の効果があった。
(Example 6) A pure aluminum powder of -350 mesh, a pure titanium powder of -350 mesh and a pure iron powder of -350 mesh were used in an atomic ratio of 90 :.
It was blended so as to be 5: 5 and mixed well. Similar to Example 1, this sample was 2 mm in a mold held at 300 ° C.
The operation of compressing to a thickness was repeated 120 times. The sample taken out by disassembling the mold had some cracks, but the powder was sufficiently bonded and the whole was in a bulk form. As a result of X-ray diffraction and magnetic field measurement of this sample, the pure titanium powder used as the starting material and the -350 mesh pure iron powder were mixed so that the atomic ratio was 90: 5: 5, and they were sufficiently mixed. In the same manner as in Example 1, this sample was compressed to a thickness of 2 mm in a mold held at 300 ° C. for 120 operations.
Repeated times. The sample taken out by disassembling the mold had some cracks, but the powder was sufficiently bonded and the whole was in a bulk form. As a result of X-ray diffraction and magnetic field measurement of this sample, the amounts of pure titanium and pure iron used as starting materials were small, and the aluminum alloy of this sample was composed mainly of an alloy containing aluminum, titanium and iron as a solid solution. It was revealed that it is composed of a metastable phase. When this alloy is heated at 400 ° C for 1 hour, the hardness is Hv before heating.
From 170 to Hv240. The same effect was obtained when silicon or copper was used instead of pure iron.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】繰返加工法(十字型圧縮法)の加工工程を示す
図である。
FIG. 1 is a diagram showing a processing step of a repeated processing method (cross type compression method).

【図2】繰返加工法(密閉式十字型圧縮法)の加工工程
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing processing steps of a repeated processing method (closed cross compression method).

【図3】繰返加工法(押出法)の加工工程を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing processing steps of a repeated processing method (extrusion method).

【図4】実施例1において繰返加工(十字型圧縮法)す
る前と後における試料をX線回折した結果を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing the results of X-ray diffraction of a sample before and after repeated processing (cross compression method) in Example 1.

【図5】実施例1において繰返加工(十字型圧縮法)し
た試料および350、400、450、500、600
℃でそれぞれ保持した試料をX線回折した結果を示す図
である。
FIG. 5: Samples and 350, 400, 450, 500, 600 that were subjected to repeated processing (cross type compression method) in Example 1
It is a figure which shows the result of having carried out the X-ray diffraction of the sample each hold | maintained at ℃.

【図6】実施例1において繰返加工(十字型圧縮法)し
た試料の保持処理温度とビッカース硬さとの関係を示し
た図である。
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a holding treatment temperature and a Vickers hardness of a sample subjected to repeated processing (cross compression method) in Example 1.

【図7】実施例2において繰返加工(十字型圧縮法)す
る前と後における試料をX線回折した結果を示す図であ
る。
7 is a diagram showing the results of X-ray diffraction of a sample before and after repeating processing (cross compression method) in Example 2. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.2. 可動パンチ 3. コンテナ 31. オリフィス 4. 被加工材 1.2. Movable punch 3. Container 31. Orifice 4. Work material

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミニウムと、周期律表の第4a属、
第5a属、第6a属、第7a属、第8a属、シリコンお
よび硼素から選ばれた少なくとも1種以上の金属および
非金属からなる被加工材である混合粉末または該混合粉
末を圧粉した成形体または鋳造材を作製する工程と、該
被加工材を加工用金型中に挿入し、不活性雰囲気中で1
00〜400℃に保持しながら、前記被加工材を構成す
る各組織間の拡散反応が生ずるような塑性変形を被加工
材の少なくとも一部を拘束した状態で繰返し与え、非晶
質相および/または過飽和固溶体相を主体とする準安定
相を形成する工程と、からなることを特徴とする少なく
とも前記準安定相を一部に有するバルク状のアルミニウ
ム合金の製造方法。
1. Aluminum and Group 4a of the Periodic Table,
Mixed powder which is a work material made of at least one metal or non-metal selected from the 5a group, 6a group, 7a group, 8a group, silicon and boron, or compacting of the mixed powder. Step of producing a body or cast material, and inserting the work material into a working die, and
While maintaining the temperature at 00 to 400 ° C., plastic deformation such that a diffusion reaction occurs between the structures constituting the work material is repeatedly applied in a state in which at least a part of the work material is constrained, and an amorphous phase and / or Or a step of forming a metastable phase mainly composed of a supersaturated solid solution phase, the method for producing a bulk aluminum alloy having at least the metastable phase as a part thereof.
【請求項2】 アルミニウムと、周期律表の第4a属、
第5a属、第6a属、第7a属、第8a属、シリコンお
よび硼素から選ばれた少なくとも1種以上の金属および
非金属からなる被加工材である混合粉末または該混合粉
末を圧粉した成形体または鋳造材を作製する工程と、該
被加工材を加工用金型中に挿入し、不活性雰囲気中で1
00〜400℃に保持しながら、前記被加工材を構成す
る各組織間の拡散反応が生ずるような塑性変形を被加工
材の少なくとも一部を拘束した状態で繰返し与え非晶質
相および/または過飽和固溶体相を主体とする準安定相
を形成する工程と、該被加工材を200〜500℃の温
度で加熱処理し金属間化合物を主体とする準安定相およ
び/または安定相を微細に分散させる工程と、からなる
ことを特徴とするバルク状のアルミニウム合金の製造方
法。
2. Aluminum and Group 4a of the Periodic Table,
Mixed powder which is a work material made of at least one metal or non-metal selected from the 5a group, 6a group, 7a group, 8a group, silicon and boron, or compacting of the mixed powder. Step of producing a body or cast material, and inserting the work material into a working die, and
While maintaining at 00 to 400 ° C., a plastic deformation that causes a diffusion reaction between the structures constituting the workpiece is repeatedly applied in a state in which at least a part of the workpiece is constrained, and an amorphous phase and / or A step of forming a metastable phase having a supersaturated solid solution phase as a main component, and heat-treating the work material at a temperature of 200 to 500 ° C. to finely disperse the metastable phase and / or the stable phase having an intermetallic compound as a main component. A method of manufacturing a bulk aluminum alloy, which comprises:
JP6022089A 1993-01-21 1994-01-21 Production of aluminum alloy Pending JPH06271955A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010016269A1 (en) 2008-08-08 2010-02-11 学校法人日本大学 Pure-aluminum structural material with high specific strength solidified and molded by giant-strain processing method

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