JPH07179977A - 高耐熱性アルミニウム合金およびその製造方法 - Google Patents
高耐熱性アルミニウム合金およびその製造方法Info
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- JPH07179977A JPH07179977A JP32502593A JP32502593A JPH07179977A JP H07179977 A JPH07179977 A JP H07179977A JP 32502593 A JP32502593 A JP 32502593A JP 32502593 A JP32502593 A JP 32502593A JP H07179977 A JPH07179977 A JP H07179977A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、自動車、鉄道車両、船舶等輸送分
野において、エンジン部品、コンプレッサー等の機械部
品用材料として２００℃以上高温雰囲気の下で使用され
る耐熱性に優れた展伸用アルミニウム合金およびその製
造方法に関するものである。 【構成】 本発明は、Ｃｕ，Ｍｇ，Ｓｉの析出強化元素
を含有するとともに、Ｆｅ，Ｎｉの高温強度向上に寄与
する元素、並びに高温での回復・再結晶抑制効果を有す
るＭｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖを共存させることによって、高
温強度に優れたアルミニウム合金を提供するものであ
る。 【効果】 本発明合金は、２００℃の高温において長時
間保持しても、従来の２２１８合金、２２１９合金、２
６１８合金を上回る２２０Ｎ／ｍｍ2 以上の高い耐力を
発揮する。したがって自動車用エンジン部品をはじめと
する高温環境下で使用される機械部品に非常に適した材
料となり得る。
野において、エンジン部品、コンプレッサー等の機械部
品用材料として２００℃以上高温雰囲気の下で使用され
る耐熱性に優れた展伸用アルミニウム合金およびその製
造方法に関するものである。 【構成】 本発明は、Ｃｕ，Ｍｇ，Ｓｉの析出強化元素
を含有するとともに、Ｆｅ，Ｎｉの高温強度向上に寄与
する元素、並びに高温での回復・再結晶抑制効果を有す
るＭｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖを共存させることによって、高
温強度に優れたアルミニウム合金を提供するものであ
る。 【効果】 本発明合金は、２００℃の高温において長時
間保持しても、従来の２２１８合金、２２１９合金、２
６１８合金を上回る２２０Ｎ／ｍｍ2 以上の高い耐力を
発揮する。したがって自動車用エンジン部品をはじめと
する高温環境下で使用される機械部品に非常に適した材
料となり得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車、鉄道車両、船
舶等輸送分野において、エンジン部品、コンプレッサー
等の機械部品用材料として２００℃以上の高温雰囲気の
下でも使用される耐熱性に優れた展伸用アルミニウム合
金およびその製造方法に関するものである。
舶等輸送分野において、エンジン部品、コンプレッサー
等の機械部品用材料として２００℃以上の高温雰囲気の
下でも使用される耐熱性に優れた展伸用アルミニウム合
金およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、耐熱性に優れた展伸用アルミニウ
ム合金としては、２２１８合金、２２１９合金、２６１
８合金が良く知られている。しかしながらこれらの合金
は、１５０℃以上の使用温度における強度の点で必ずし
も十分な特性を有しているものではなかった。そこで特
開平１−２９０７４１号公報に開示されているようなＡ
ｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系の耐熱性に優れたアルミニウム合金が
提示されている。
ム合金としては、２２１８合金、２２１９合金、２６１
８合金が良く知られている。しかしながらこれらの合金
は、１５０℃以上の使用温度における強度の点で必ずし
も十分な特性を有しているものではなかった。そこで特
開平１−２９０７４１号公報に開示されているようなＡ
ｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系の耐熱性に優れたアルミニウム合金が
提示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の提案された耐熱
性アルミニウム合金は、確かに１５０℃程度までは優れ
た高温強度特性を有している。しかしながら使用温度が
２００℃以上とますます上昇する状況においてはこの合
金でもまだ不十分と言わざるを得ない。本発明は、従来
よりもさらに高い２００℃という使用温度においても２
２０Ｎ／ｍｍ2 以上の耐力を有する高温強度に優れたア
ルミニウム合金およびその製造方法を提供することを目
的としたものである。
性アルミニウム合金は、確かに１５０℃程度までは優れ
た高温強度特性を有している。しかしながら使用温度が
２００℃以上とますます上昇する状況においてはこの合
金でもまだ不十分と言わざるを得ない。本発明は、従来
よりもさらに高い２００℃という使用温度においても２
２０Ｎ／ｍｍ2 以上の耐力を有する高温強度に優れたア
ルミニウム合金およびその製造方法を提供することを目
的としたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述の課
題を解決するために種々実験検討を重ねた結果、Ａｌ−
Ｃｕ−Ｍｇ系合金をベースに、Ｃｕ系析出物による析出
強化能を高めるために、特にＣｕ量を増大させ、かつ複
数の遷移金属元素を共存させることによって、より高温
において従来よりも優れた耐熱性を得るに至った。本発
明の第１は、Ｃｕ：４．８〜６．８％、Ｍｇ：１．０〜
３．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｆｅ：０．６〜
１．８％、Ｎｉ：０．８〜３．０％、Ｍｎ：０．１〜
０．７％、Ｔｉ：０．１〜０．７％、Ｚｒ：０．０５〜
０．３％、Ｖ：０．０５〜０．５％を含有し、残部がＡ
ｌおよび不可避不純物からなることを特徴とする。
題を解決するために種々実験検討を重ねた結果、Ａｌ−
Ｃｕ−Ｍｇ系合金をベースに、Ｃｕ系析出物による析出
強化能を高めるために、特にＣｕ量を増大させ、かつ複
数の遷移金属元素を共存させることによって、より高温
において従来よりも優れた耐熱性を得るに至った。本発
明の第１は、Ｃｕ：４．８〜６．８％、Ｍｇ：１．０〜
３．０％、Ｓｉ：０．１〜１．０％、Ｆｅ：０．６〜
１．８％、Ｎｉ：０．８〜３．０％、Ｍｎ：０．１〜
０．７％、Ｔｉ：０．１〜０．７％、Ｚｒ：０．０５〜
０．３％、Ｖ：０．０５〜０．５％を含有し、残部がＡ
ｌおよび不可避不純物からなることを特徴とする。
【０００５】本発明の第２は上記成分組成からなるアル
ミニウム合金を常法により鋳造、加工した後に固相線温
度以下５〜１５℃の温度範囲で溶体化処理を施し、次い
で１９０〜２１０℃で２０〜３０時間の時効処理を施す
ことによって製造することを特徴とする。
ミニウム合金を常法により鋳造、加工した後に固相線温
度以下５〜１５℃の温度範囲で溶体化処理を施し、次い
で１９０〜２１０℃で２０〜３０時間の時効処理を施す
ことによって製造することを特徴とする。
【０００６】
【作用】次に本発明におけるアルミニウム合金の成分組
成範囲の限定理由について説明する。Ｃｕ，Ｍｇ，Ｓ
ｉ：Ｃｕ，Ｍｇ，Ｓｉは相互に共存することによって、
Ａｌ2Ｃｕ，Ａｌ2 ＣｕＭｇ，Ｍｇ2 Ｓｉ等の析出強化
による機械的強度向上に寄与する。それぞれの元素の含
有量は、重量％でＣｕ：４．８〜６．８％，Ｍｇ：１．
０〜３．０％，Ｓｉ：０．１〜１．０％とした。Ｃｕ量
が４．８％未満、Ｍｇ量が１．０％未満、Ｓｉ量が０．
１％未満では２００℃以上の高温において必要とされる
強度が得られない。一方、Ｃｕ量が６．８％超、Ｍｇ量
が３．０％超、Ｓｉ量が１．０％超に過剰に含有して
も、強度向上効果は飽和する。好ましい成分範囲は、Ｃ
ｕ：５．５〜６．２％、Ｍｇ：２．０〜３．０％、Ｓ
ｉ：０．５〜１．０％である。
成範囲の限定理由について説明する。Ｃｕ，Ｍｇ，Ｓ
ｉ：Ｃｕ，Ｍｇ，Ｓｉは相互に共存することによって、
Ａｌ2Ｃｕ，Ａｌ2 ＣｕＭｇ，Ｍｇ2 Ｓｉ等の析出強化
による機械的強度向上に寄与する。それぞれの元素の含
有量は、重量％でＣｕ：４．８〜６．８％，Ｍｇ：１．
０〜３．０％，Ｓｉ：０．１〜１．０％とした。Ｃｕ量
が４．８％未満、Ｍｇ量が１．０％未満、Ｓｉ量が０．
１％未満では２００℃以上の高温において必要とされる
強度が得られない。一方、Ｃｕ量が６．８％超、Ｍｇ量
が３．０％超、Ｓｉ量が１．０％超に過剰に含有して
も、強度向上効果は飽和する。好ましい成分範囲は、Ｃ
ｕ：５．５〜６．２％、Ｍｇ：２．０〜３．０％、Ｓ
ｉ：０．５〜１．０％である。
【０００７】Ｆｅ，Ｎｉ：Ｆｅ，ＮｉはいずれもＡｌと
の間に金属間化合物を分散・形成し、合金の高温強度向
上に寄与する。ＦｅとＮｉの含有量としては、Ｆｅ：
０．６〜１．８％、Ｎｉ：０．５〜３．０％とした。こ
の金属間化合物粒子による分散強化は、Ｆｅ量が０．６
％未満、Ｎｉ量が０．５％未満ではその効果に乏しく、
一方Ｆｅ量が１．８％超、Ｎｉ量が３．０％超では、粗
大な金属間化合物を形成して、かえって強度を低下させ
てしまう。好ましい成分範囲は、Ｆｅ：１．０〜１．８
％、Ｎｉ：２．０〜３．０％である。
の間に金属間化合物を分散・形成し、合金の高温強度向
上に寄与する。ＦｅとＮｉの含有量としては、Ｆｅ：
０．６〜１．８％、Ｎｉ：０．５〜３．０％とした。こ
の金属間化合物粒子による分散強化は、Ｆｅ量が０．６
％未満、Ｎｉ量が０．５％未満ではその効果に乏しく、
一方Ｆｅ量が１．８％超、Ｎｉ量が３．０％超では、粗
大な金属間化合物を形成して、かえって強度を低下させ
てしまう。好ましい成分範囲は、Ｆｅ：１．０〜１．８
％、Ｎｉ：２．０〜３．０％である。
【０００８】Ｍｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖ：Ｍｎ，Ｔｉ，Ｚ
ｒ，Ｖは、いずれの元素もＡｌとの間に金属間化合物を
形成し結晶粒微細化に寄与するとともに、特にＺｒとＶ
は、常温から高温域にわたって回復・再結晶を抑制して
強度の低下を防止する。それぞれの元素の含有量は、Ｍ
ｎ：０．１〜０．７％、Ｔｉ：０．１〜０．７％、Ｚ
ｒ：０．０５〜０．３％、Ｖ：０．０５〜０．５％とし
た。Ｍｎ量が０．１％未満、Ｔｉ量が０．１％未満、Ｚ
ｒ量が０．０５％未満、Ｖ量が０．０５％未満では上記
の効果を十分に得ることはできない。しかし、Ｍｎ量が
０．７％超、Ｔｉ量が０．７％超、Ｚｒ量が０．３％
超、Ｖ量０．５％超に含有されるとＡｌとの間に粗大な
金属間化合物を形成して加工性、機械的性質を損なうこ
とになる。好ましい成分範囲は、Ｍｎ：０．３〜０．７
％、Ｔｉ：０．４〜０．７％、Ｚｒ：０．１５〜０．３
％、Ｖ：０．２〜０．５％である。
ｒ，Ｖは、いずれの元素もＡｌとの間に金属間化合物を
形成し結晶粒微細化に寄与するとともに、特にＺｒとＶ
は、常温から高温域にわたって回復・再結晶を抑制して
強度の低下を防止する。それぞれの元素の含有量は、Ｍ
ｎ：０．１〜０．７％、Ｔｉ：０．１〜０．７％、Ｚ
ｒ：０．０５〜０．３％、Ｖ：０．０５〜０．５％とし
た。Ｍｎ量が０．１％未満、Ｔｉ量が０．１％未満、Ｚ
ｒ量が０．０５％未満、Ｖ量が０．０５％未満では上記
の効果を十分に得ることはできない。しかし、Ｍｎ量が
０．７％超、Ｔｉ量が０．７％超、Ｚｒ量が０．３％
超、Ｖ量０．５％超に含有されるとＡｌとの間に粗大な
金属間化合物を形成して加工性、機械的性質を損なうこ
とになる。好ましい成分範囲は、Ｍｎ：０．３〜０．７
％、Ｔｉ：０．４〜０．７％、Ｚｒ：０．１５〜０．３
％、Ｖ：０．２〜０．５％である。
【０００９】本発明のアルミニウム合金は、従来のＡｌ
−Ｃｕ−Ｍｇ系合金の製造方法に準じて製造できる。し
かし、特にＣｕ，Ｍｇ，Ｓｉ相互共存による析出強化、
ＡｌとＦｅおよびＡｌとＮｉとの間での金属間化合物形
成による分散強化、さらにＭｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖの回復
・再結晶抑制効果を有効に活用するためには、固相線温
度以下５〜１５℃の温度範囲で溶体化処理を施し、次い
で１９０〜２１０℃で２０〜３０時間の時効処理を施す
ことが望ましい。
−Ｃｕ−Ｍｇ系合金の製造方法に準じて製造できる。し
かし、特にＣｕ，Ｍｇ，Ｓｉ相互共存による析出強化、
ＡｌとＦｅおよびＡｌとＮｉとの間での金属間化合物形
成による分散強化、さらにＭｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖの回復
・再結晶抑制効果を有効に活用するためには、固相線温
度以下５〜１５℃の温度範囲で溶体化処理を施し、次い
で１９０〜２１０℃で２０〜３０時間の時効処理を施す
ことが望ましい。
【００１０】
【実施例】本発明の成分組成範囲内にある２７種類の合
金（表１にそれらの化学組成を示す）を鋳造した後、５
２０℃、６時間の均質化焼鈍を施し、鍛造により直径１
６ｍｍの丸棒に加工した。次いで５４０℃の溶体化処理
後、１９０℃、２４時間の時効処理を行った。得られた
丸棒より試験片を作製して、室温および１５０℃、２０
０℃における機械的性質（耐力）を調査した。なお比較
例として従来材の２２１８合金（比較例１）、２２１９
合金（比較例２）、２６１８合金（比較例３）の試験片
も準備した。表２の調査結果から明かなように、本発明
の合金は、従来合金よりも優れた高温強度特性を有して
いる。特にその優位性は高温になるほど顕著であり、本
発明の合金は２００℃で２２０Ｎ／ｍｍ2 以上の耐力を
保持できる。
金（表１にそれらの化学組成を示す）を鋳造した後、５
２０℃、６時間の均質化焼鈍を施し、鍛造により直径１
６ｍｍの丸棒に加工した。次いで５４０℃の溶体化処理
後、１９０℃、２４時間の時効処理を行った。得られた
丸棒より試験片を作製して、室温および１５０℃、２０
０℃における機械的性質（耐力）を調査した。なお比較
例として従来材の２２１８合金（比較例１）、２２１９
合金（比較例２）、２６１８合金（比較例３）の試験片
も準備した。表２の調査結果から明かなように、本発明
の合金は、従来合金よりも優れた高温強度特性を有して
いる。特にその優位性は高温になるほど顕著であり、本
発明の合金は２００℃で２２０Ｎ／ｍｍ2 以上の耐力を
保持できる。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【表２】
【００１３】
【発明の効果】本発明アルミニウム合金は、Ｃｕ，Ｍ
ｇ，Ｓｉの析出強化元素を含有するとともに、Ｆｅ，Ｎ
ｉの高温強度向上に寄与する元素、並びに高温での回復
・再結晶抑制効果を有するＭｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖを共存
させることを特徴とするものであり、２００℃の高温に
おいて長時間保持しても、２２０Ｎ／ｍｍ2 以上の耐力
を発揮する。したがって自動車用エンジン部品をはじめ
とする高温環境下で使用される機械部品に非常に適した
材料となり得る。
ｇ，Ｓｉの析出強化元素を含有するとともに、Ｆｅ，Ｎ
ｉの高温強度向上に寄与する元素、並びに高温での回復
・再結晶抑制効果を有するＭｎ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｖを共存
させることを特徴とするものであり、２００℃の高温に
おいて長時間保持しても、２２０Ｎ／ｍｍ2 以上の耐力
を発揮する。したがって自動車用エンジン部品をはじめ
とする高温環境下で使用される機械部品に非常に適した
材料となり得る。
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃｕ：４．８〜６．８％ Ｍｇ：１．０〜３．０％ Ｓｉ：０．１〜１．０％ Ｆｅ：０．６〜１．８％ Ｎｉ：０．８〜３．０％ Ｍｎ：０．１〜０．７％ Ｔｉ：０．１〜０．７％ Ｚｒ：０．０５〜０．３％ Ｖ ：０．０５〜０．５％を含有し、残部がＡｌおよび
不可避不純物からなる高耐熱性アルミニウム合金。 - 【請求項２】 重量％で、 Ｃｕ：４．８〜６．８％ Ｍｇ：１．０〜３．０％ Ｓｉ：０．１〜１．０％ Ｆｅ：０．６〜１．８％ Ｎｉ：０．８〜３．０％ Ｍｎ：０．１〜０．７％ Ｔｉ：０．１〜０．７％ Ｚｒ：０．０５〜０．３％ Ｖ ：０．０５〜０．５％を含有し、残部がＡｌおよび
不可避不純物からなるアルミニウム合金を常法により鋳
造、加工した後に固相線温度以下５〜１５℃の温度範囲
で溶体化処理を施し、次いで１９０〜２１０℃で２０〜
３０時間の時効処理を施すことを特徴とする高耐熱性ア
ルミニウム合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32502593A JPH07179977A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 高耐熱性アルミニウム合金およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32502593A JPH07179977A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 高耐熱性アルミニウム合金およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07179977A true JPH07179977A (ja) | 1995-07-18 |
Family
ID=18172309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32502593A Withdrawn JPH07179977A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 高耐熱性アルミニウム合金およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07179977A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1111077A1 (de) * | 1999-12-24 | 2001-06-27 | ALUMINIUM RHEINFELDEN GmbH | Aluminiumbasislegierung aus Schrottmetall und daraus hergestellte Gusslegierung |
| EP2036993A1 (en) * | 2006-06-29 | 2009-03-18 | Hitachi Metals Precision, Ltd. | Casting aluminum alloy, cast compressor impeller comprising the alloy, and process for producing the same |
| JP2009155715A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-16 | Hitachi Metals Ltd | 鋳造コンプレッサ羽根車 |
| JP2020500266A (ja) * | 2017-02-17 | 2020-01-09 | ドラートヴェルク エリゼンタール ヴェー． エルトマン ゲーエムベーハー ウント コー | アルミニウム合金、このアルミ合金からなる棒材および締結用部品 |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP32502593A patent/JPH07179977A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1111077A1 (de) * | 1999-12-24 | 2001-06-27 | ALUMINIUM RHEINFELDEN GmbH | Aluminiumbasislegierung aus Schrottmetall und daraus hergestellte Gusslegierung |
| EP2036993A1 (en) * | 2006-06-29 | 2009-03-18 | Hitachi Metals Precision, Ltd. | Casting aluminum alloy, cast compressor impeller comprising the alloy, and process for producing the same |
| EP2036993A4 (en) * | 2006-06-29 | 2011-01-26 | Hitachi Metals Ltd | ALLOY ALLOY FOR CASTING, MOLDED COMPRESSOR ROTOR COMPRISING ALLOY AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME |
| US8292589B2 (en) | 2006-06-29 | 2012-10-23 | Hitachi Metals Precision, Ltd. | Casting aluminum alloy, cast compressor impeller comprising the alloy, and process for producing the same |
| JP2009155715A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-16 | Hitachi Metals Ltd | 鋳造コンプレッサ羽根車 |
| JP2020500266A (ja) * | 2017-02-17 | 2020-01-09 | ドラートヴェルク エリゼンタール ヴェー． エルトマン ゲーエムベーハー ウント コー | アルミニウム合金、このアルミ合金からなる棒材および締結用部品 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010306 |