JPH0673479A - 高強度高靱性Ａｌ合金 - Google Patents
高強度高靱性Ａｌ合金Info
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- JPH0673479A JPH0673479A JP4113712A JP11371292A JPH0673479A JP H0673479 A JPH0673479 A JP H0673479A JP 4113712 A JP4113712 A JP 4113712A JP 11371292 A JP11371292 A JP 11371292A JP H0673479 A JPH0673479 A JP H0673479A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C45/00—Amorphous alloys
- C22C45/08—Amorphous alloys with aluminium as the major constituent
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高強度で、且つ高靱性なＡｌ合金を提供す
る。 【構成】 非晶質相とＡｌ結晶相とよりなる混相組織の
体積分率ＶｆがＶｆ＝１００％である金属組織を備えた
Ａｌ合金素材に、４００℃以上、１時間の熱処理を施す
ことにより、その素材を結晶化して得られたＡｌ合金
（１）である。Ａｌ合金（１）の組成はＡｌ87Ｆｅ8 Ｚ
ｒ3 Ｓｉ2 （数値は原子％）であり、Ｓｉは金属間化合
物Ｆｅ12（ＳｉＡｌ）12の構成元素として存在してい
る。Ｓｉにより、Ａｌ合金の靱性にとって有害な金属間
化合物Ａｌ6 Ｆｅの生成を回避し得るので、前記素材か
ら得られるＡｌ合金の優れた強度を損うことなく、最大
ひずみεｆ≧０．０２を確保してその高靱性化を達成す
ることができる。
る。 【構成】 非晶質相とＡｌ結晶相とよりなる混相組織の
体積分率ＶｆがＶｆ＝１００％である金属組織を備えた
Ａｌ合金素材に、４００℃以上、１時間の熱処理を施す
ことにより、その素材を結晶化して得られたＡｌ合金
（１）である。Ａｌ合金（１）の組成はＡｌ87Ｆｅ8 Ｚ
ｒ3 Ｓｉ2 （数値は原子％）であり、Ｓｉは金属間化合
物Ｆｅ12（ＳｉＡｌ）12の構成元素として存在してい
る。Ｓｉにより、Ａｌ合金の靱性にとって有害な金属間
化合物Ａｌ6 Ｆｅの生成を回避し得るので、前記素材か
ら得られるＡｌ合金の優れた強度を損うことなく、最大
ひずみεｆ≧０．０２を確保してその高靱性化を達成す
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高強度高靱性Ａｌ合金、
特に、非晶質相とＡｌ結晶相とよりなる混相組織の体積
分率ＶｆがＶｆ≧５０％である金属組織を備えたＡｌ合
金素材および非晶質単相組織の体積分率ＶｆがＶｆ≧５
０％である金属組織を備えたＡｌ合金素材の一方を結晶
化して得られたＡｌ合金の改良に関する。
特に、非晶質相とＡｌ結晶相とよりなる混相組織の体積
分率ＶｆがＶｆ≧５０％である金属組織を備えたＡｌ合
金素材および非晶質単相組織の体積分率ＶｆがＶｆ≧５
０％である金属組織を備えたＡｌ合金素材の一方を結晶
化して得られたＡｌ合金の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種Ａｌ合金としてはＡｌ−Ｆ
ｅ−Ｚｒ系合金が知られている。
ｅ−Ｚｒ系合金が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のＡ
ｌ合金は比較的高強度である反面、Ａｌ合金素材の結晶
化に伴い金属間化合物Ａｌ6 Ｆｅが生成されるため靱性
が極めて低い、という問題がある。
ｌ合金は比較的高強度である反面、Ａｌ合金素材の結晶
化に伴い金属間化合物Ａｌ6 Ｆｅが生成されるため靱性
が極めて低い、という問題がある。
【０００４】本発明は前記に鑑み、特定の非晶質Ａｌ合
金組成系に特定の化学成分を特定量含有させることによ
って、高強度であることは勿論のこととして高靱性化を
達成された前記Ａｌ合金を提供することを目的とする。
金組成系に特定の化学成分を特定量含有させることによ
って、高強度であることは勿論のこととして高靱性化を
達成された前記Ａｌ合金を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、非晶質相とＡ
ｌ結晶相とよりなる混相組織の体積分率ＶｆがＶｆ≧５
０％である金属組織を備えたＡｌ合金素材および非晶質
単相組織の体積分率ＶｆがＶｆ≧５０％である金属組織
を備えたＡｌ合金素材の一方を結晶化して得られた高強
度高靱性Ａｌ合金であって、化学式Ａｌ(a) Ｘ(b) Ｚ
(c) Ｓｉ(d) で表わされ、ＸはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏおよび
Ｎｉから選択される少なくとも一種であり、またＺはＺ
ｒおよびＴｉから選択される少なくとも一種であり、さ
らに（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ原
子％で、 ８４≦（ａ）≦９４、 ４≦（ｂ）≦９、 １≦（ｃ）≦４、 ０．５≦（ｄ）≦（ｂ）／３ であり、ＳｉはＡｌ固溶体の溶質原子および金属間化合
物の構成元素の少なくとも一方として存在していること
を特徴とする。
ｌ結晶相とよりなる混相組織の体積分率ＶｆがＶｆ≧５
０％である金属組織を備えたＡｌ合金素材および非晶質
単相組織の体積分率ＶｆがＶｆ≧５０％である金属組織
を備えたＡｌ合金素材の一方を結晶化して得られた高強
度高靱性Ａｌ合金であって、化学式Ａｌ(a) Ｘ(b) Ｚ
(c) Ｓｉ(d) で表わされ、ＸはＭｎ、Ｆｅ、Ｃｏおよび
Ｎｉから選択される少なくとも一種であり、またＺはＺ
ｒおよびＴｉから選択される少なくとも一種であり、さ
らに（ａ），（ｂ），（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ原
子％で、 ８４≦（ａ）≦９４、 ４≦（ｂ）≦９、 １≦（ｃ）≦４、 ０．５≦（ｄ）≦（ｂ）／３ であり、ＳｉはＡｌ固溶体の溶質原子および金属間化合
物の構成元素の少なくとも一方として存在していること
を特徴とする。
【０００６】
【作用】Ｘ、したがってＭｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉ、
ならびにＺ、したがってＺｒおよびＴｉは、混相組織お
よび非晶質単相組織の体積分率ＶｆがＶｆ≧５０％のＡ
ｌ合金素材を得るために必須の化学成分である。
ならびにＺ、したがってＺｒおよびＴｉは、混相組織お
よび非晶質単相組織の体積分率ＶｆがＶｆ≧５０％のＡ
ｌ合金素材を得るために必須の化学成分である。
【０００７】このような化学成分ＸおよびＺを含むＡｌ
合金素材の非晶質相を結晶化すると、Ａｌ合金の靱性に
とって有害な金属間化合物として、ＸがＭｎの場合には
Ａｌ 6 Ｍｎが、Ｆｅの場合にはＡｌ6 Ｆｅが、Ｃｏの場
合にはＡｌ3 Ｃｏが、Ｎｉの場合にはＡｌ3 Ｎｉがそれ
ぞれ生成される。同時に、Ａｌ合金の靱性にとって無害
な金属間化合物として、ＺがＺｒのときはＡｌ3 Ｚｒ
が、またＴｉのときはＡｌ3 Ｔｉがそれぞれ生成され
る。
合金素材の非晶質相を結晶化すると、Ａｌ合金の靱性に
とって有害な金属間化合物として、ＸがＭｎの場合には
Ａｌ 6 Ｍｎが、Ｆｅの場合にはＡｌ6 Ｆｅが、Ｃｏの場
合にはＡｌ3 Ｃｏが、Ｎｉの場合にはＡｌ3 Ｎｉがそれ
ぞれ生成される。同時に、Ａｌ合金の靱性にとって無害
な金属間化合物として、ＺがＺｒのときはＡｌ3 Ｚｒ
が、またＴｉのときはＡｌ3 Ｔｉがそれぞれ生成され
る。
【０００８】そこで、前記化学成分ＸおよびＺを含む非
晶質Ａｌ合金組成系に特定量のＳｉを含有させるもの
で、このＳｉにより、Ａｌ合金の靱性にとって有害な金
属間化合物Ａｌ6 Ｘ、Ａｌ3 Ｘを無害な金属間化合物Ｘ
12（ＳｉＡｌ）12に変えることができる。
晶質Ａｌ合金組成系に特定量のＳｉを含有させるもの
で、このＳｉにより、Ａｌ合金の靱性にとって有害な金
属間化合物Ａｌ6 Ｘ、Ａｌ3 Ｘを無害な金属間化合物Ｘ
12（ＳｉＡｌ）12に変えることができる。
【０００９】なお、Ｘの含有量（ｂ）が（ｂ）＜４原子
％であるか、またはＺの含有量（ｃ）が（ｃ）＜１原子
％では、前記金属組織を備えたＡｌ合金素材を得ること
ができず、一方、（ｂ）＞９原子％であるか、またはＺ
の含有量が（ｃ）＞４原子％では、靱性にとって有害な
金属間化合物Ａｌ6 Ｘ、Ａｌ3 Ｘの生成量が増加するた
め、Ｓｉによって無害化し得なくなる。また（ｃ）＞４
原子％の場合、Ａｌ合金素材の製造時、したがって急冷
時において金属間化合物Ａｌ3 Ｚが生成され易くなるた
め、これを回避すべく出湯温度を上昇させなければなら
ないので、Ａｌ合金素材の特性が悪化する。元来、Ａｌ
3 ＺはＡｌ合金の靱性にとって無害な金属間化合物であ
るが、急冷時に生成されると、次の結晶化過程で粗大化
するため好ましくない。
％であるか、またはＺの含有量（ｃ）が（ｃ）＜１原子
％では、前記金属組織を備えたＡｌ合金素材を得ること
ができず、一方、（ｂ）＞９原子％であるか、またはＺ
の含有量が（ｃ）＞４原子％では、靱性にとって有害な
金属間化合物Ａｌ6 Ｘ、Ａｌ3 Ｘの生成量が増加するた
め、Ｓｉによって無害化し得なくなる。また（ｃ）＞４
原子％の場合、Ａｌ合金素材の製造時、したがって急冷
時において金属間化合物Ａｌ3 Ｚが生成され易くなるた
め、これを回避すべく出湯温度を上昇させなければなら
ないので、Ａｌ合金素材の特性が悪化する。元来、Ａｌ
3 ＺはＡｌ合金の靱性にとって無害な金属間化合物であ
るが、急冷時に生成されると、次の結晶化過程で粗大化
するため好ましくない。
【００１０】Ｓｉの含有量（ｄ）が（ｄ）＜０．５原子
％では、Ｓｉによる前記効果を得ることができず、一
方、（ｄ）＞（ｂ）／３では、Ｓｉの含有量が過剰とな
って、金属間化合物Ａｌ3 ＺがＡｌＺＳｉといった靱性
にとって有害な金属間化合物に変化するため、Ｓｉを含
有させる意義が失われる。
％では、Ｓｉによる前記効果を得ることができず、一
方、（ｄ）＞（ｂ）／３では、Ｓｉの含有量が過剰とな
って、金属間化合物Ａｌ3 ＺがＡｌＺＳｉといった靱性
にとって有害な金属間化合物に変化するため、Ｓｉを含
有させる意義が失われる。
【００１１】Ａｌ合金素材の金属組織において、混相組
織および非晶質単相組織の体積分率ＶｆがＶｆ＜５０％
では、Ａｌ合金における金属組織の粗大化領域が増すた
めその強度および靱性が低下する。
織および非晶質単相組織の体積分率ＶｆがＶｆ＜５０％
では、Ａｌ合金における金属組織の粗大化領域が増すた
めその強度および靱性が低下する。
【００１２】Ａｌ合金においてＳｉはＡｌ固溶体の溶質
原子としてか、金属間化合物の構成元素としてか、また
はその両方の状態で存在しており、初晶Ｓｉまたは共晶
Ｓｉとしては存在しない。これにより初晶Ｓｉ等による
Ａｌ合金の低靱性化が回避される。
原子としてか、金属間化合物の構成元素としてか、また
はその両方の状態で存在しており、初晶Ｓｉまたは共晶
Ｓｉとしては存在しない。これにより初晶Ｓｉ等による
Ａｌ合金の低靱性化が回避される。
【００１３】
〔実施例１〕表１は、実施例Ａｌ合金（１）および二種
の比較例Ａｌ合金（２），（３）の組成を示す。
の比較例Ａｌ合金（２），（３）の組成を示す。
【００１４】
【表１】 各Ａｌ合金（１）〜（３）の製造に当っては次のような
方法が採用された。三種のＡｌ合金（１）〜（３）に対
応する組成を備えた溶湯をアーク溶解法にて調製し、次
いでこれら溶湯を用いて単ロール法の適用下、三種のリ
ボン状Ａｌ合金素材（１）〜（３）（便宜上、対応する
Ａｌ合金（１）〜（３）と同一符号を用いる）を製造し
た。単ロール法の条件は、銅製ロールの直径 ２５０m
m、ロールの回転数 ４０００rpm 、石英ノズルの直径
０．５mm、石英ノズルおよびロール間のギャップ
０．３mm、溶湯の噴射圧 ０．４kgｆ／cm2 、雰囲気
−４０cmＨｇのＡｒ雰囲気である。
方法が採用された。三種のＡｌ合金（１）〜（３）に対
応する組成を備えた溶湯をアーク溶解法にて調製し、次
いでこれら溶湯を用いて単ロール法の適用下、三種のリ
ボン状Ａｌ合金素材（１）〜（３）（便宜上、対応する
Ａｌ合金（１）〜（３）と同一符号を用いる）を製造し
た。単ロール法の条件は、銅製ロールの直径 ２５０m
m、ロールの回転数 ４０００rpm 、石英ノズルの直径
０．５mm、石英ノズルおよびロール間のギャップ
０．３mm、溶湯の噴射圧 ０．４kgｆ／cm2 、雰囲気
−４０cmＨｇのＡｒ雰囲気である。
【００１５】図１は各Ａｌ合金素材（１）〜（３）のＸ
線回折図であり、図２は各Ａｌ合金素材（１）〜（３）
の示差熱量分析図（ＤＳＣ）である。図１，図２の
（ａ）がＡｌ合金素材（１）に、両図の（ｂ）がＡｌ合
金素材（２）に、両図の（ｃ）がＡｌ合金素材（３）に
それぞれ該当する。
線回折図であり、図２は各Ａｌ合金素材（１）〜（３）
の示差熱量分析図（ＤＳＣ）である。図１，図２の
（ａ）がＡｌ合金素材（１）に、両図の（ｂ）がＡｌ合
金素材（２）に、両図の（ｃ）がＡｌ合金素材（３）に
それぞれ該当する。
【００１６】図１および図２から明らかなように、Ａｌ
合金素材（１），（２）の金属組織は、その全体が非晶
質相およびｆｃｃ格子構造をもつＡｌ結晶相よりなる混
相組織であって、その混相組織の体積分率ＶｆがＶｆ＝
１００％であり、またＡｌ合金素材（３）の金属組織
は、その全体が非晶質単相組織であって、その非晶質単
相組織の体積分率ＶｆがＶｆ＝１００％である。
合金素材（１），（２）の金属組織は、その全体が非晶
質相およびｆｃｃ格子構造をもつＡｌ結晶相よりなる混
相組織であって、その混相組織の体積分率ＶｆがＶｆ＝
１００％であり、またＡｌ合金素材（３）の金属組織
は、その全体が非晶質単相組織であって、その非晶質単
相組織の体積分率ＶｆがＶｆ＝１００％である。
【００１７】次に、各Ａｌ合金素材（１）〜（３）に、
２００〜４５０℃の範囲内で１時間の熱処理を施すこと
により非晶質相の結晶化を行って、各種の実施例Ａｌ合
金（１）、比較例Ａｌ合金（２）および比較例Ａｌ合金
（３）を得た。
２００〜４５０℃の範囲内で１時間の熱処理を施すこと
により非晶質相の結晶化を行って、各種の実施例Ａｌ合
金（１）、比較例Ａｌ合金（２）および比較例Ａｌ合金
（３）を得た。
【００１８】図３は、各Ａｌ合金（１）〜（３）におけ
る熱処理温度とビッカース硬さＨｖとの関係を、また図
４は、各Ａｌ合金（１）〜（３）における熱処理温度と
曲げ試験による最大ひずみεｆとの関係を示す。両図に
おいて、各線の符号は各Ａｌ合金の符号に一致させてあ
る。
る熱処理温度とビッカース硬さＨｖとの関係を、また図
４は、各Ａｌ合金（１）〜（３）における熱処理温度と
曲げ試験による最大ひずみεｆとの関係を示す。両図に
おいて、各線の符号は各Ａｌ合金の符号に一致させてあ
る。
【００１９】ここで、Ａｌ合金の高強度化の目安とし
て、そのビッカース硬さＨｖをＨｖ≧２００と設定す
る。これは、ビッカース硬さＨｖと引張強さσB との間
にはＨｖ／３≒σB の関係が成立することから、Ａｌ合
金のビッカース硬さＨｖがＨｖ≧２００であれば、その
引張強さσB ≧６５kgｆ／mm2 となってＡｌ合金が高強
度となるからである。
て、そのビッカース硬さＨｖをＨｖ≧２００と設定す
る。これは、ビッカース硬さＨｖと引張強さσB との間
にはＨｖ／３≒σB の関係が成立することから、Ａｌ合
金のビッカース硬さＨｖがＨｖ≧２００であれば、その
引張強さσB ≧６５kgｆ／mm2 となってＡｌ合金が高強
度となるからである。
【００２０】またＡｌ合金の高靱性化の目安として、そ
の最大ひずみεｆをεｆ≧０．０２と設定する。これ
は、Ａｌ合金の最大ひずみεｆがεｆ≧０．０２であれ
ば、その伸びが２％以上となってＡｌ合金が実用材とし
て適用可能な高靱延性となるからである。
の最大ひずみεｆをεｆ≧０．０２と設定する。これ
は、Ａｌ合金の最大ひずみεｆがεｆ≧０．０２であれ
ば、その伸びが２％以上となってＡｌ合金が実用材とし
て適用可能な高靱延性となるからである。
【００２１】図３より、各Ａｌ合金（１）〜（３）は各
熱処理温度下において、ビッカース硬さＨｖ≧２００の
高強度化条件を満足していることが判る。
熱処理温度下において、ビッカース硬さＨｖ≧２００の
高強度化条件を満足していることが判る。
【００２２】図４において、各種Ａｌ合金の最大ひずみ
εｆをみると、熱処理温度３４０℃以上にて得られた実
施例Ａｌ合金（１）は最大ひずみεｆ≧０．０２を満足
し、したがって高靱性であることが判る。比較例Ａｌ合
金（２），（３）は、熱処理温度３４０℃以上において
も最大ひずみεｆ＜０．０２であり、したがって低靱性
である。
εｆをみると、熱処理温度３４０℃以上にて得られた実
施例Ａｌ合金（１）は最大ひずみεｆ≧０．０２を満足
し、したがって高靱性であることが判る。比較例Ａｌ合
金（２），（３）は、熱処理温度３４０℃以上において
も最大ひずみεｆ＜０．０２であり、したがって低靱性
である。
【００２３】実施例Ａｌ合金（１）と比較例Ａｌ合金
（２），（３）との間に、靱性上前記のような差が現わ
れることは、次のデータから裏付けられる。
（２），（３）との間に、靱性上前記のような差が現わ
れることは、次のデータから裏付けられる。
【００２４】図５は、熱処理温度４５０℃、熱処理時間
１時間の条件下で得られた各Ａｌ合金（１）〜（３）の
Ｘ線回折図であり、同図（ａ）が実施例Ａｌ合金（１）
に、同図（ｂ）が比較例Ａｌ合金（２）に、同図（ｃ）
が比較例Ａｌ合金（３）にそれぞれ該当する。図中、各
ピークにおいて、黒丸印を付されたものはＡｌ結晶に、
三角印を付されたものは金属間化合物Ｆｅ12（ＳｉＡ
ｌ）12に、×印を付されたものは金属間化合物Ａｌ3 Ｚ
ｒに、四角印を付されたものは金属間化合物Ａｌ 6 Ｆｅ
に、白丸印を付されたものは金属間化合物ＡｌＺｒＳｉ
にそれぞれ対応する。
１時間の条件下で得られた各Ａｌ合金（１）〜（３）の
Ｘ線回折図であり、同図（ａ）が実施例Ａｌ合金（１）
に、同図（ｂ）が比較例Ａｌ合金（２）に、同図（ｃ）
が比較例Ａｌ合金（３）にそれぞれ該当する。図中、各
ピークにおいて、黒丸印を付されたものはＡｌ結晶に、
三角印を付されたものは金属間化合物Ｆｅ12（ＳｉＡ
ｌ）12に、×印を付されたものは金属間化合物Ａｌ3 Ｚ
ｒに、四角印を付されたものは金属間化合物Ａｌ 6 Ｆｅ
に、白丸印を付されたものは金属間化合物ＡｌＺｒＳｉ
にそれぞれ対応する。
【００２５】図５（ａ）から明らかなように、実施例Ａ
ｌ合金（１）には金属間化合物Ｆｅ 12（ＳｉＡｌ）12お
よびＡｌ3 Ｚｒが生成されており、これらの金属間化合
物はＡｌ合金の靱性にとって無害であり、またＳｉが金
属間化合物の構成元素として存在していることから、実
施例Ａｌ合金（１）の高靱性化が達成されている。
ｌ合金（１）には金属間化合物Ｆｅ 12（ＳｉＡｌ）12お
よびＡｌ3 Ｚｒが生成されており、これらの金属間化合
物はＡｌ合金の靱性にとって無害であり、またＳｉが金
属間化合物の構成元素として存在していることから、実
施例Ａｌ合金（１）の高靱性化が達成されている。
【００２６】図５（ｂ）において、比較例Ａｌ合金
（２）には金属間化合物Ａｌ6 ＦｅおよびＡｌ3 Ｚｒが
生成されている。比較例Ａｌ合金（２）はＳｉを含んで
いないことから、その靱性にとって有害な金属間化合物
Ａｌ6 Ｆｅを無害化し得なかったもので、これに起因し
て比較例Ａｌ合金（２）は低靱性となる。
（２）には金属間化合物Ａｌ6 ＦｅおよびＡｌ3 Ｚｒが
生成されている。比較例Ａｌ合金（２）はＳｉを含んで
いないことから、その靱性にとって有害な金属間化合物
Ａｌ6 Ｆｅを無害化し得なかったもので、これに起因し
て比較例Ａｌ合金（２）は低靱性となる。
【００２７】図５（ｃ）において、比較例Ａｌ合金
（３）には金属間化合物ＡｌＺｒＳｉおよびＦｅ12（Ｓ
ｉＡｌ）12が生成されている。比較例Ａｌ合金（３）に
おいては、Ｓｉ含有量（ｄ）とＦｅ含有量（ｂ）との関
係が（ｄ）＞（ｂ）／３であるため、その靱性にとって
有害な金属間化合物ＡｌＺｒＳｉが生成され、これによ
り比較例Ａｌ合金（３）は低靱性となる。ただし、Ｆｅ
12（ＳｉＡｌ）12の存在に伴い比較例Ａｌ合金（３）は
比較例Ａｌ合金（２）よりも靱性は高くなる。
（３）には金属間化合物ＡｌＺｒＳｉおよびＦｅ12（Ｓ
ｉＡｌ）12が生成されている。比較例Ａｌ合金（３）に
おいては、Ｓｉ含有量（ｄ）とＦｅ含有量（ｂ）との関
係が（ｄ）＞（ｂ）／３であるため、その靱性にとって
有害な金属間化合物ＡｌＺｒＳｉが生成され、これによ
り比較例Ａｌ合金（３）は低靱性となる。ただし、Ｆｅ
12（ＳｉＡｌ）12の存在に伴い比較例Ａｌ合金（３）は
比較例Ａｌ合金（２）よりも靱性は高くなる。
【００２８】表２は他の実施例Ａｌ合金（４），（７）
および他の比較例Ａｌ合金（５），（６），（８）の組
成およびＡｌ合金素材の金属組織を示す。この金属組織
において、ａは非晶質単相組織であることを、ａ＋ｃは
混相組織であることをそれぞれ意味し、またＶｆは、非
晶質単相組織および混相組織の体積分率であって、これ
らは以後の説明において同じである。
および他の比較例Ａｌ合金（５），（６），（８）の組
成およびＡｌ合金素材の金属組織を示す。この金属組織
において、ａは非晶質単相組織であることを、ａ＋ｃは
混相組織であることをそれぞれ意味し、またＶｆは、非
晶質単相組織および混相組織の体積分率であって、これ
らは以後の説明において同じである。
【００２９】
【表２】 各Ａｌ合金（４）〜（８）の製造方法は各Ａｌ合金
（１）〜（３）の場合と略同様であるが、熱処理条件は
４５０℃、１時間に設定された。
（１）〜（３）の場合と略同様であるが、熱処理条件は
４５０℃、１時間に設定された。
【００３０】表３は、各Ａｌ合金（４）〜（８）と、そ
れに含まれる金属間化合物との関係を示す。表中、
「○」印は、該当する金属間化合物が存在することを意
味する。
れに含まれる金属間化合物との関係を示す。表中、
「○」印は、該当する金属間化合物が存在することを意
味する。
【００３１】
【表３】 表２，表３より、特定量のＳｉを含む実施例Ａｌ合金
（４），（７）は靱性にとって無害な金属間化合物Ｆｅ
12（ＳｉＡｌ）12およびＡｌ3 Ｚｒのみを含み、一方、
Ｓｉを含まない比較例Ａｌ合金（５），（８）は靱性に
とって有害な金属間化合物Ａｌ6 Ｆｅと靱性にとって無
害な金属間化合物Ａｌ3 Ｚｒとを含み、また過剰のＳｉ
を含む比較例Ａｌ合金（６）は靱性にとって無害な金属
間化合物Ｆｅ12（ＳｉＡｌ）12と靱性にとって有害な金
属間化合物ＡｌＺｒＳｉとを含むことが判る。
（４），（７）は靱性にとって無害な金属間化合物Ｆｅ
12（ＳｉＡｌ）12およびＡｌ3 Ｚｒのみを含み、一方、
Ｓｉを含まない比較例Ａｌ合金（５），（８）は靱性に
とって有害な金属間化合物Ａｌ6 Ｆｅと靱性にとって無
害な金属間化合物Ａｌ3 Ｚｒとを含み、また過剰のＳｉ
を含む比較例Ａｌ合金（６）は靱性にとって無害な金属
間化合物Ｆｅ12（ＳｉＡｌ）12と靱性にとって有害な金
属間化合物ＡｌＺｒＳｉとを含むことが判る。
【００３２】〔実施例２〕表４は、Ｆｅの含有量を変化
させ、またＺｒおよびＳｉの含有量を一定にした場合の
各種Ａｌ合金（９）〜（１３）の組成、靱性にとって有
害な金属間化合物、ビッカース硬さＨｖ、最大ひずみε
ｆおよびＡｌ合金素材の金属組織を示す。
させ、またＺｒおよびＳｉの含有量を一定にした場合の
各種Ａｌ合金（９）〜（１３）の組成、靱性にとって有
害な金属間化合物、ビッカース硬さＨｖ、最大ひずみε
ｆおよびＡｌ合金素材の金属組織を示す。
【００３３】これらＡｌ合金（９）〜（１３）の製造方
法は実施例１と略同様であるが、熱処理条件は４５０
℃、１時間に設定された。この製造方法は本実施例にお
ける他のＡｌ合金について同じである。
法は実施例１と略同様であるが、熱処理条件は４５０
℃、１時間に設定された。この製造方法は本実施例にお
ける他のＡｌ合金について同じである。
【００３４】
【表４】 表４において、Ａｌ合金（１０）〜（１２）が実施例Ａ
ｌ合金に該当する。Ａｌ合金（９）はＦｅ含有量がＦｅ
＜４原子％であって低強度低靱性である。Ａｌ合金（１
３）はＦｅ含有量がＦｅ＞９原子％であって、高強度で
あるが靱性が極めて低い。
ｌ合金に該当する。Ａｌ合金（９）はＦｅ含有量がＦｅ
＜４原子％であって低強度低靱性である。Ａｌ合金（１
３）はＦｅ含有量がＦｅ＞９原子％であって、高強度で
あるが靱性が極めて低い。
【００３５】表５は、Ｚｒの含有量を変化させ、またＦ
ｅおよびＳｉの含有量を一定にした場合の各種Ａｌ合金
（１４）〜（１７）の組成等を示す。
ｅおよびＳｉの含有量を一定にした場合の各種Ａｌ合金
（１４）〜（１７）の組成等を示す。
【００３６】
【表５】 表５において、Ａｌ合金（１５），（１６）が実施例Ａ
ｌ合金に該当する。Ａｌ合金（１４）はＺｒ含有量がＺ
ｒ＜１原子％であって高強度であるが低靱性である。Ａ
ｌ合金（１７）はＺｒ含有量がＺｒ＞４原子％であって
同様に高強度であるが低靱性である。
ｌ合金に該当する。Ａｌ合金（１４）はＺｒ含有量がＺ
ｒ＜１原子％であって高強度であるが低靱性である。Ａ
ｌ合金（１７）はＺｒ含有量がＺｒ＞４原子％であって
同様に高強度であるが低靱性である。
【００３７】表６は、Ａｌ含有量を変化させ、またＦｅ
およびＺｒの含有量を一定にした場合の二種のＡｌ合金
（１８），（１９）の組成等を示す。
およびＺｒの含有量を一定にした場合の二種のＡｌ合金
（１８），（１９）の組成等を示す。
【００３８】
【表６】 表６において、Ａｌ合金（１９）が実施例Ａｌ合金に該
当する。Ａｌ合金（１８）はＡｌ含有量がＡｌ＞９４原
子％であって高靱性であるが低強度である。
当する。Ａｌ合金（１８）はＡｌ含有量がＡｌ＞９４原
子％であって高靱性であるが低強度である。
【００３９】表７は、Ｓｉの含有量を変化させ、またＦ
ｅおよびＺｒの含有量を一定にした場合の各種Ａｌ合金
（２０）〜（２７）の組成等を示す。
ｅおよびＺｒの含有量を一定にした場合の各種Ａｌ合金
（２０）〜（２７）の組成等を示す。
【００４０】
【表７】 表７において、Ａｌ合金（２１），（２２），（２
５），（２６）が実施例Ａｌ合金に該当する。Ａｌ合金
（２０），（２４）はＳｉを含んでいないので、高強度
であるが低靱性である。またＡｌ合金（２３），（２
７）は、Ｓｉ含有量（ｄ）とＦｅ含有量（ｂ）との関係
が（ｄ）＞（ｂ）／３であるため、同様に高強度である
が低靱性である。
５），（２６）が実施例Ａｌ合金に該当する。Ａｌ合金
（２０），（２４）はＳｉを含んでいないので、高強度
であるが低靱性である。またＡｌ合金（２３），（２
７）は、Ｓｉ含有量（ｄ）とＦｅ含有量（ｂ）との関係
が（ｄ）＞（ｂ）／３であるため、同様に高強度である
が低靱性である。
【００４１】表８は、ＸとしてＮｉ、ＦｅおよびＣｏか
ら選択される少なくとも一種（ただし、Ｆｅのみの場合
を除く）を用い、Ｘ、ＺｒおよびＳｉの含有量をそれぞ
れ一定にした場合の各種Ａｌ合金（２８）〜（３１）の
組成等を示す。
ら選択される少なくとも一種（ただし、Ｆｅのみの場合
を除く）を用い、Ｘ、ＺｒおよびＳｉの含有量をそれぞ
れ一定にした場合の各種Ａｌ合金（２８）〜（３１）の
組成等を示す。
【００４２】
【表８】 表８において、全てのＡｌ合金（２８）〜（３１）が実
施例Ａｌ合金に該当する。
施例Ａｌ合金に該当する。
【００４３】表９は、ＸとしてＦｅおよびＭｎから選択
される少なくとも一種を用い、またＺとしてＺｒおよび
Ｔｉから選択される少なくとも一種を用い、Ｘ、Ｚおよ
びＳｉの含有量をそれぞれ一定にした場合の各種Ａｌ合
金（３２）〜（３５）の組成等を示す。
される少なくとも一種を用い、またＺとしてＺｒおよび
Ｔｉから選択される少なくとも一種を用い、Ｘ、Ｚおよ
びＳｉの含有量をそれぞれ一定にした場合の各種Ａｌ合
金（３２）〜（３５）の組成等を示す。
【００４４】
【表９】 表９において、全てのＡｌ合金（３２）〜（３５）が実
施例Ａｌ合金に該当する。
施例Ａｌ合金に該当する。
【００４５】〔実施例３〕表１０は、実施例Ａｌ合金
（３６）および二種の比較例Ａｌ合金（３７），（３
８）の組成を示す。実施例Ａｌ合金（３６）の組成は実
施例１の実施例Ａｌ合金（１）のそれと同じであり、ま
た比較例Ａｌ合金（３７），（３８）の組成は実施例１
の比較例Ａｌ合金（２），（３）の組成とそれぞれ同じ
である。
（３６）および二種の比較例Ａｌ合金（３７），（３
８）の組成を示す。実施例Ａｌ合金（３６）の組成は実
施例１の実施例Ａｌ合金（１）のそれと同じであり、ま
た比較例Ａｌ合金（３７），（３８）の組成は実施例１
の比較例Ａｌ合金（２），（３）の組成とそれぞれ同じ
である。
【００４６】
【表１０】 各Ａｌ合金（３６）〜（３８）の製造に当っては次のよ
うな方法が採用された。三種のＡｌ合金（３６）〜（３
８）に対応する組成を備えた溶湯をＡｒ雰囲気下高周波
溶解法にて調製し、次いでこれら溶湯を用いて高圧Ｈｅ
ガスアトマイズ法の適用下、三種の粉末状Ａｌ合金素材
（３６）〜（３８）（便宜上、対応するＡｌ合金（３
６）〜（３８）と同一符号を用いる）を製造し、その後
分級処理を行って各Ａｌ合金素材（３６）〜（３８）の
粒径を２２μｍ以下に調整した。高圧Ｈｅガスアトマイ
ズ法の条件は、ノズルの直径 １．５mm、Ｈｅガス圧
１００kgｆ／cm2 、溶湯温度 １３００℃である。
うな方法が採用された。三種のＡｌ合金（３６）〜（３
８）に対応する組成を備えた溶湯をＡｒ雰囲気下高周波
溶解法にて調製し、次いでこれら溶湯を用いて高圧Ｈｅ
ガスアトマイズ法の適用下、三種の粉末状Ａｌ合金素材
（３６）〜（３８）（便宜上、対応するＡｌ合金（３
６）〜（３８）と同一符号を用いる）を製造し、その後
分級処理を行って各Ａｌ合金素材（３６）〜（３８）の
粒径を２２μｍ以下に調整した。高圧Ｈｅガスアトマイ
ズ法の条件は、ノズルの直径 １．５mm、Ｈｅガス圧
１００kgｆ／cm2 、溶湯温度 １３００℃である。
【００４７】各Ａｌ合金素材（３６）〜（３８）につい
て、Ｘ線回折および示差熱量分析（ＤＳＣ）を行ったと
ころ、図１，図２と同様な結果が得られた。したがっ
て、Ａｌ合金素材（３６），（３７）の金属組織におけ
る混相組織の体積分率ＶｆはＶｆ＝１００％であり、ま
たＡｌ合金素材（３８）の金属組織における非晶質単相
組織の体積分率Ｖｆ＝１００％である。
て、Ｘ線回折および示差熱量分析（ＤＳＣ）を行ったと
ころ、図１，図２と同様な結果が得られた。したがっ
て、Ａｌ合金素材（３６），（３７）の金属組織におけ
る混相組織の体積分率ＶｆはＶｆ＝１００％であり、ま
たＡｌ合金素材（３８）の金属組織における非晶質単相
組織の体積分率Ｖｆ＝１００％である。
【００４８】次に、各Ａｌ合金素材（３６）〜（３８）
をゴム缶に入れ、４ton ／cm2 の条件下でＣＩＰ（冷間
静水圧プレス）を行うことによって、直径５０mm、長さ
６０mmのビレットを得た。各ビレットをＡｌ合金（Ａ５
０５６）よりなる缶に入れ、その開口部に蓋体を溶接し
た。各蓋体の接続管を真空源に接続し、また各缶を加熱
炉に設置して、各缶内を２×１０-3Torrの真空状態にす
ると共に各ビレットに４５０℃、１時間の熱処理を施し
て非晶質相の結晶化を行った。
をゴム缶に入れ、４ton ／cm2 の条件下でＣＩＰ（冷間
静水圧プレス）を行うことによって、直径５０mm、長さ
６０mmのビレットを得た。各ビレットをＡｌ合金（Ａ５
０５６）よりなる缶に入れ、その開口部に蓋体を溶接し
た。各蓋体の接続管を真空源に接続し、また各缶を加熱
炉に設置して、各缶内を２×１０-3Torrの真空状態にす
ると共に各ビレットに４５０℃、１時間の熱処理を施し
て非晶質相の結晶化を行った。
【００４９】その後、各缶を密封し、４５０℃のコンテ
ナに装入して、押出し比約１３の条件下で熱間押出し加
工を行い、丸棒状の実施例Ａｌ合金（３６）、比較例Ａ
ｌ合金（３７）および比較例Ａｌ合金（３８）を得た。
ナに装入して、押出し比約１３の条件下で熱間押出し加
工を行い、丸棒状の実施例Ａｌ合金（３６）、比較例Ａ
ｌ合金（３７）および比較例Ａｌ合金（３８）を得た。
【００５０】各Ａｌ合金（３６）〜（３８）に機械加工
を施して、Ｍ１２のねじ部および直径５mm、長さ２０mm
の平行部を有する引張り試験片を製作し、これらを用い
て引張り試験を行ったところ、表１１の結果が得られ
た。
を施して、Ｍ１２のねじ部および直径５mm、長さ２０mm
の平行部を有する引張り試験片を製作し、これらを用い
て引張り試験を行ったところ、表１１の結果が得られ
た。
【００５１】
【表１１】 表１１より、実施例Ａｌ合金（３６）は比較例Ａｌ合金
（３７），（３８）に比べて高強度であると共に高靱性
であることが判る。
（３７），（３８）に比べて高強度であると共に高靱性
であることが判る。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、金属組織を前記のよう
に特定されたＡｌ合金素材を結晶化させると共に各化学
成分の含有量を前記のように特定することによって、高
強度で、且つ高靱性なＡｌ合金を提供することができ
る。
に特定されたＡｌ合金素材を結晶化させると共に各化学
成分の含有量を前記のように特定することによって、高
強度で、且つ高靱性なＡｌ合金を提供することができ
る。
【図１】各種Ａｌ合金素材のＸ線回折図である。
【図２】各種Ａｌ合金素材の示差熱量分析図である。
【図３】各種Ａｌ合金における熱処理温度とビッカース
硬さとの関係を示すグラフである。
硬さとの関係を示すグラフである。
【図４】各種Ａｌ合金における熱処理温度と最大ひずみ
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図５】各種Ａｌ合金のＸ線回折図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年７月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】図５は、熱処理温度４５０℃、熱処理時間
１時間の条件下で得られた各Ａｌ合金（１）〜（３）の
Ｘ線回折図であり、同図（ａ）が実施例Ａｌ合金（１）
に、同図（ｂ）が比較例Ａｌ合金（２）に、同図（ｃ）
が比較例Ａｌ合金（３）にそれぞれ該当する。図中、各
ピークにおいて、黒丸印を付されたものはＡｌ結晶に、
三角印を付されたものは金属間化合物Ｆｅ12（ＳｉＡ
ｌ）12に、×印を付されたものは金属間化合物Ａｌ3 Ｚ
ｒに、四角印を付されたものは金属間化合物Ａｌ 6 Ｆｅ
に、白丸印を付されたものは金属間化合物ＡｌＺｒＳｉ
にそれぞれ対応する。各Ａｌ合金（１），（３）におい
て、初晶Ｓｉまたは共晶Ｓｉが析出している場合には、
そのピークが回折角２θ≒４０°、４６．４°、６７．
８°、８１．５°、８６．３°の各位置に現われるが、
図５にはこのようなピークは現われておらず、したがっ
てＳｉは初晶Ｓｉ等としては存在しないことが明らかで
ある。
１時間の条件下で得られた各Ａｌ合金（１）〜（３）の
Ｘ線回折図であり、同図（ａ）が実施例Ａｌ合金（１）
に、同図（ｂ）が比較例Ａｌ合金（２）に、同図（ｃ）
が比較例Ａｌ合金（３）にそれぞれ該当する。図中、各
ピークにおいて、黒丸印を付されたものはＡｌ結晶に、
三角印を付されたものは金属間化合物Ｆｅ12（ＳｉＡ
ｌ）12に、×印を付されたものは金属間化合物Ａｌ3 Ｚ
ｒに、四角印を付されたものは金属間化合物Ａｌ 6 Ｆｅ
に、白丸印を付されたものは金属間化合物ＡｌＺｒＳｉ
にそれぞれ対応する。各Ａｌ合金（１），（３）におい
て、初晶Ｓｉまたは共晶Ｓｉが析出している場合には、
そのピークが回折角２θ≒４０°、４６．４°、６７．
８°、８１．５°、８６．３°の各位置に現われるが、
図５にはこのようなピークは現われておらず、したがっ
てＳｉは初晶Ｓｉ等としては存在しないことが明らかで
ある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３５】表５は、Ｚｒの含有量を変化させ、またＦ
ｅおよびＳｉの含有量を一定にした場合の各種Ａｌ合金
（１４）〜（１７）の組成等を示す。表中、ｃは金属組
織が結晶質単相組織であることを意味する。
ｅおよびＳｉの含有量を一定にした場合の各種Ａｌ合金
（１４）〜（１７）の組成等を示す。表中、ｃは金属組
織が結晶質単相組織であることを意味する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
Claims (2)
- 【請求項１】 非晶質相とＡｌ結晶相とよりなる混相組
織の体積分率ＶｆがＶｆ≧５０％である金属組織を備え
たＡｌ合金素材および非晶質単相組織の体積分率Ｖｆが
Ｖｆ≧５０％である金属組織を備えたＡｌ合金素材の一
方を結晶化して得られた高強度高靱性Ａｌ合金であっ
て、 化学式Ａｌ(a) Ｘ(b) Ｚ(c) Ｓｉ(d) で表わされ、Ｘは
Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉから選択される少なくとも
一種であり、またＺはＺｒおよびＴｉから選択される少
なくとも一種であり、さらに（ａ），（ｂ），（ｃ）お
よび（ｄ）はそれぞれ原子％で、 ８４≦（ａ）≦９４、 ４≦（ｂ）≦９、 １≦（ｃ）≦４、 ０．５≦（ｄ）≦（ｂ）／３ であり、ＳｉはＡｌ固溶体の溶質原子および金属間化合
物の構成元素の少なくとも一方として存在していること
を特徴とする高強度高靱性Ａｌ合金。 - 【請求項２】 非晶質相とＡｌ結晶相とよりなる混相組
織の体積分率ＶｆがＶｆ≧５０％である金属組織を備え
たＡｌ合金素材および非晶質単相組織の体積分率Ｖｆが
Ｖｆ≧５０％である金属組織を備えたＡｌ合金素材の一
方を結晶化して得られた高強度高靱性Ａｌ合金であっ
て、 化学式Ａｌ(a) Ｘ(b) Ｚ(c) Ｓｉ(d) で表わされ、Ｘは
Ｍｎ、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉから選択される少なくとも
一種であり、またＺはＺｒおよびＴｉから選択される少
なくとも一種であり、さらに（ａ），（ｂ），（ｃ）お
よび（ｄ）はそれぞれ原子％で、 ８４≦（ａ）≦９４、 ４≦（ｂ）≦９、 １≦（ｃ）≦４、 ０．５≦（ｄ）≦（ｂ）／３ であり、金属間化合物Ｘ12（ＳｉＡｌ）12を含むことを
特徴とする高強度高靱性Ａｌ合金。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4113712A JPH0673479A (ja) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | 高強度高靱性Ａｌ合金 |
| US08/057,071 US5312494A (en) | 1992-05-06 | 1993-05-04 | High strength and high toughness aluminum alloy |
| EP93107307A EP0569000B1 (en) | 1992-05-06 | 1993-05-05 | High strength and high toughness aluminium alloy |
| DE69314222T DE69314222T2 (de) | 1992-05-06 | 1993-05-05 | Hochfeste Aluminiumlegierung mit hoher Zähigkeit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4113712A JPH0673479A (ja) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | 高強度高靱性Ａｌ合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0673479A true JPH0673479A (ja) | 1994-03-15 |
Family
ID=14619249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4113712A Pending JPH0673479A (ja) | 1992-05-06 | 1992-05-06 | 高強度高靱性Ａｌ合金 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5312494A (ja) |
| EP (1) | EP0569000B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0673479A (ja) |
| DE (1) | DE69314222T2 (ja) |
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| JPH09263915A (ja) * | 1996-03-29 | 1997-10-07 | Ykk Corp | 高強度、高延性アルミニウム基合金 |
| JPH1030145A (ja) * | 1996-07-18 | 1998-02-03 | Ykk Corp | 高強度アルミニウム基合金 |
| JP2008248343A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Honda Motor Co Ltd | アルミニウム基合金 |
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