JPH07305130A - 高強度耐摩耗性アルミニウム合金 - Google Patents
高強度耐摩耗性アルミニウム合金Info
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- JPH07305130A JPH07305130A JP12193694A JP12193694A JPH07305130A JP H07305130 A JPH07305130 A JP H07305130A JP 12193694 A JP12193694 A JP 12193694A JP 12193694 A JP12193694 A JP 12193694A JP H07305130 A JPH07305130 A JP H07305130A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 Ｃｕ:3.5〜5.5 ％（質量％、以下同じ）、Ｍ
ｇ:0.5〜2.5 ％、Ｖ:0.02 〜0.5 ％で、条件式、10≦
（Ｃｕ％＋Ｍｇ％）／Ｖ≦230 を満足するＣｕ、Ｍｇお
よびＶと、Ｍｎ:0.3〜1.0 ％、Ｓｉ:0.5％以下を含有
し、必要に応じてＴｉ、Ｚｒを含有し、残部アルミニウ
ムおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金のマ
トリックス中に、平均粒径1 〜8 μm 、ＨV 硬度500 以
上の硬質粒子を体積率で0.5 〜5 ％分散させる。 【効果】 冷間鍛造性が良好で、強度、耐摩耗性に優れ
たアルミニウム合金が提供される。
ｇ:0.5〜2.5 ％、Ｖ:0.02 〜0.5 ％で、条件式、10≦
（Ｃｕ％＋Ｍｇ％）／Ｖ≦230 を満足するＣｕ、Ｍｇお
よびＶと、Ｍｎ:0.3〜1.0 ％、Ｓｉ:0.5％以下を含有
し、必要に応じてＴｉ、Ｚｒを含有し、残部アルミニウ
ムおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金のマ
トリックス中に、平均粒径1 〜8 μm 、ＨV 硬度500 以
上の硬質粒子を体積率で0.5 〜5 ％分散させる。 【効果】 冷間鍛造性が良好で、強度、耐摩耗性に優れ
たアルミニウム合金が提供される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、優れた耐熱性および耐
摩耗性を有するとともに冷間鍛造性をそなえ、エンジン
部品などの用途に好適に使用される高強度耐摩耗性アル
ミニウム合金に関する。
摩耗性を有するとともに冷間鍛造性をそなえ、エンジン
部品などの用途に好適に使用される高強度耐摩耗性アル
ミニウム合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、エンジンの動弁機構において使用
されるバルブリフター、バルブスプリングリテーナーな
どのエンジン部品は、強度と耐摩耗性が必要であるた
め、一般に合金鋼が使用されているが、エンジンの効率
化、燃費向上の観点から部品の軽量化が要求されてお
り、この要求を満足させるためにエンジン部品用アルミ
ニウム合金材料が開発されている。
されるバルブリフター、バルブスプリングリテーナーな
どのエンジン部品は、強度と耐摩耗性が必要であるた
め、一般に合金鋼が使用されているが、エンジンの効率
化、燃費向上の観点から部品の軽量化が要求されてお
り、この要求を満足させるためにエンジン部品用アルミ
ニウム合金材料が開発されている。
【０００３】例えば、アルミニウム合金製バルブリフタ
ーとして、Ｃｕ:3〜8 ％、Ｍｇ:0.5〜2.5 ％、Ｓｉ:0.2
〜1.5 ％を含み、さらにＭｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃ
ｏ，Ｖ、Ｚｒ、Ｔｉの１種または２種以上を合計量で3
〜10％含有し、残部が実質的にＡｌからなる合金の基地
中に炭化物、酸化物、窒化物などの硬質粉末を分散させ
てなる本体を有するものが開発されている。（特開平3-
149304号公報) このアルミニウム合金材料は常温強度、
高温強度および耐摩耗性に優れており、バルブリフター
などエンジン部品に適用するに十分な性能を有するが、
冷間加工性が必ずしも十分ではないという難点がある。
バルブリフターやバルブスプリングレテーナーなどのエ
ンジン部品は冷間鍛造により成形されるものであるか
ら、生産性を上げるために冷間加工性、特に冷間鍛造性
が優れていることが当該合金材料の重要な要件となる。
ーとして、Ｃｕ:3〜8 ％、Ｍｇ:0.5〜2.5 ％、Ｓｉ:0.2
〜1.5 ％を含み、さらにＭｎ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃ
ｏ，Ｖ、Ｚｒ、Ｔｉの１種または２種以上を合計量で3
〜10％含有し、残部が実質的にＡｌからなる合金の基地
中に炭化物、酸化物、窒化物などの硬質粉末を分散させ
てなる本体を有するものが開発されている。（特開平3-
149304号公報) このアルミニウム合金材料は常温強度、
高温強度および耐摩耗性に優れており、バルブリフター
などエンジン部品に適用するに十分な性能を有するが、
冷間加工性が必ずしも十分ではないという難点がある。
バルブリフターやバルブスプリングレテーナーなどのエ
ンジン部品は冷間鍛造により成形されるものであるか
ら、生産性を上げるために冷間加工性、特に冷間鍛造性
が優れていることが当該合金材料の重要な要件となる。
【０００４】発明者の１人は、先に、Ｃｕ:2.0〜6.0
％、Ｍｇ:0.3〜3.0 ％、Ｓｉ:0.2〜1.2 ％を必須成分と
して含み、選択成分としてＭｎ、Ｆｅ、Ｎｉの１種また
は２種以上を合計で0.02〜0.7 ％含有し、残部が不可避
的不純物を含むＡｌからなるアルミニウム合金マトリッ
クス中に、平均粒径が1 〜8 μm のＳｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3
などの硬質粒子を0.5 〜8vol％分散させたアルミニウム
合金（特開平3-294446号公報) 、Ｃｕ:2.5〜5.5 ％、Ｍ
ｇ:0.3〜2.5 ％、Ｓｉ:0.1〜0.19％、さらに選択成分と
してＭｎとＣｒの１種または２種:0.3〜1.0 ％、Ｔｉと
Ｚｒの１種または２種:0.02 〜0.7 ％を含むアルミニウ
ム合金マトリックス中に硬質粒子を0.2 〜5vol％分散さ
せたアルミニウム合金材料（特開平4-341537号公報) を
提案したが、これらの材料はエンジン部品として適用し
た場合、強度特性において必ずしも十分とはいえない。
％、Ｍｇ:0.3〜3.0 ％、Ｓｉ:0.2〜1.2 ％を必須成分と
して含み、選択成分としてＭｎ、Ｆｅ、Ｎｉの１種また
は２種以上を合計で0.02〜0.7 ％含有し、残部が不可避
的不純物を含むＡｌからなるアルミニウム合金マトリッ
クス中に、平均粒径が1 〜8 μm のＳｉＣ、Ａｌ2 Ｏ3
などの硬質粒子を0.5 〜8vol％分散させたアルミニウム
合金（特開平3-294446号公報) 、Ｃｕ:2.5〜5.5 ％、Ｍ
ｇ:0.3〜2.5 ％、Ｓｉ:0.1〜0.19％、さらに選択成分と
してＭｎとＣｒの１種または２種:0.3〜1.0 ％、Ｔｉと
Ｚｒの１種または２種:0.02 〜0.7 ％を含むアルミニウ
ム合金マトリックス中に硬質粒子を0.2 〜5vol％分散さ
せたアルミニウム合金材料（特開平4-341537号公報) を
提案したが、これらの材料はエンジン部品として適用し
た場合、強度特性において必ずしも十分とはいえない。
【０００５】Ｃｕ、ＭｇおよびＳｉを含むアルミニウム
合金に上記の硬質粒子を混合した材料、とくにこの材料
を急冷凝固アルミニウム合金粉末と硬質粒子とを混合
し、圧縮成形して製造した場合、優れた強度特性と耐摩
耗性をそなえたものとなる。発明者らは、強度、耐熱
性、耐摩耗性に優れ、且つ冷間鍛造性を低下させないア
ルミニウム合金材料を開発するために、先に開発された
上記のＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金をベースとして、
合金成分の組合わせ、成分範囲を見直し、諸特性との関
係について多角的な検討を行った。
合金に上記の硬質粒子を混合した材料、とくにこの材料
を急冷凝固アルミニウム合金粉末と硬質粒子とを混合
し、圧縮成形して製造した場合、優れた強度特性と耐摩
耗性をそなえたものとなる。発明者らは、強度、耐熱
性、耐摩耗性に優れ、且つ冷間鍛造性を低下させないア
ルミニウム合金材料を開発するために、先に開発された
上記のＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金をベースとして、
合金成分の組合わせ、成分範囲を見直し、諸特性との関
係について多角的な検討を行った。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の検討
結果に基づいてなされたものであり、その目的は、常温
強度、高温強度、耐摩耗性に優れ、常温および高温での
延性が良好で十分な冷間鍛造性をそなえた高強度耐摩耗
性アルミニウム合金を提供することにある。
結果に基づいてなされたものであり、その目的は、常温
強度、高温強度、耐摩耗性に優れ、常温および高温での
延性が良好で十分な冷間鍛造性をそなえた高強度耐摩耗
性アルミニウム合金を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による高強度耐摩耗性アルミニウム合金は、
Ｃｕ:3.5〜5.5 ％（ｗｔ％）、Ｍｇ:0.5〜2.5 ％、Ｖ:
0.02 〜0.5 ％で、条件式、10≦（Ｃｕ％＋Ｍｇ％）／
Ｖ％≦230 を満足するＣｕ、ＭｇおよびＶと、Ｍｎ:0.3
〜1.0 ％、Ｓｉ:0.5％以下を含有し、残部Ａｌと不可避
的不純物からなるアルミニウム合金のマトリックス中
に、平均粒径1 〜8 μm でＨV 500 以上を有する硬質粒
子を体積率で0.5 〜5 ％分散させたことを構成上の特徴
とする。
めの本発明による高強度耐摩耗性アルミニウム合金は、
Ｃｕ:3.5〜5.5 ％（ｗｔ％）、Ｍｇ:0.5〜2.5 ％、Ｖ:
0.02 〜0.5 ％で、条件式、10≦（Ｃｕ％＋Ｍｇ％）／
Ｖ％≦230 を満足するＣｕ、ＭｇおよびＶと、Ｍｎ:0.3
〜1.0 ％、Ｓｉ:0.5％以下を含有し、残部Ａｌと不可避
的不純物からなるアルミニウム合金のマトリックス中
に、平均粒径1 〜8 μm でＨV 500 以上を有する硬質粒
子を体積率で0.5 〜5 ％分散させたことを構成上の特徴
とする。
【０００８】また、選択成分として、ＴｉおよびＺｒの
１種または２種を合計で0.02〜0.7％含有すること、お
よび硬質粒子がＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ、Ａｌ2 ０3 、Ｚｒ2
０3、ＴｉＣ、ＴｉＮであることを構成上の第２、第３
の特徴とし、急冷凝固アルミニウム合金粉末と硬質粒子
とを混合し、圧縮成形してなることを構成上の第４の特
徴とする。
１種または２種を合計で0.02〜0.7％含有すること、お
よび硬質粒子がＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ、Ａｌ2 ０3 、Ｚｒ2
０3、ＴｉＣ、ＴｉＮであることを構成上の第２、第３
の特徴とし、急冷凝固アルミニウム合金粉末と硬質粒子
とを混合し、圧縮成形してなることを構成上の第４の特
徴とする。
【０００９】本発明のアルミニウム合金の組成について
説明すると、ＣｕはＭｇと共存して合金を時効硬化さ
せ、常温および高温の強度を高める。含有量が3.5 ％未
満では効果が十分でなく、5.5 ％を越えて含有すると冷
間鍛造性が低下する。従って、好ましい含有範囲は3.5
〜5.5 ％、より好ましくは4 〜5 ％とする。ＭｇはＣｕ
と共存して合金を時効硬化させ、強度を向上させる。含
有量が0.5 ％未満では効果が十分でなく、2.5 ％を越え
ると冷間鍛造性を劣化させる。従って、好ましい含有範
囲は0.5 〜2.5 ％、より好ましくは1 〜2 ％とする。
説明すると、ＣｕはＭｇと共存して合金を時効硬化さ
せ、常温および高温の強度を高める。含有量が3.5 ％未
満では効果が十分でなく、5.5 ％を越えて含有すると冷
間鍛造性が低下する。従って、好ましい含有範囲は3.5
〜5.5 ％、より好ましくは4 〜5 ％とする。ＭｇはＣｕ
と共存して合金を時効硬化させ、強度を向上させる。含
有量が0.5 ％未満では効果が十分でなく、2.5 ％を越え
ると冷間鍛造性を劣化させる。従って、好ましい含有範
囲は0.5 〜2.5 ％、より好ましくは1 〜2 ％とする。
【００１０】Ｖは、少量含有させることにより、マトリ
ックス中にＡｌ−Ｖ系化合物を生成、分散させ、常温お
よび高温の強度を高める。含有量が0.02％未満では効果
が十分でなく、0.5 ％を越えて含有すると前記化合物が
粗大に晶出し、冷間鍛造性を害する。またＶが多くなる
と合金の融点が高くなり工業的製造が困難となる。従っ
て、Ｖの好ましい含有範囲は0.02〜0.5 ％、より好まし
くは0.1 〜0.3 ％とする。
ックス中にＡｌ−Ｖ系化合物を生成、分散させ、常温お
よび高温の強度を高める。含有量が0.02％未満では効果
が十分でなく、0.5 ％を越えて含有すると前記化合物が
粗大に晶出し、冷間鍛造性を害する。またＶが多くなる
と合金の融点が高くなり工業的製造が困難となる。従っ
て、Ｖの好ましい含有範囲は0.02〜0.5 ％、より好まし
くは0.1 〜0.3 ％とする。
【００１１】本発明においては、Ｃｕ、ＭｇおよびＶの
関係を、条件式10≦（Ｃｕ％＋Ｍｇ％）／Ｖ％≦230 、
好ましくは12≦( Ｃｕ％＋Ｍｇ％）／Ｖ％≦100 の条件
式に従って限定することが重要であり、この条件式を満
足するＣｕ、ＭｇおよびＶを含有させることにより強度
および冷間鍛造性を兼備させることができる。条件式の
値が10未満では合金の冷間鍛造性が低くなる。条件式の
値が230 を越えて大きくなると強度が低下する傾向があ
る。
関係を、条件式10≦（Ｃｕ％＋Ｍｇ％）／Ｖ％≦230 、
好ましくは12≦( Ｃｕ％＋Ｍｇ％）／Ｖ％≦100 の条件
式に従って限定することが重要であり、この条件式を満
足するＣｕ、ＭｇおよびＶを含有させることにより強度
および冷間鍛造性を兼備させることができる。条件式の
値が10未満では合金の冷間鍛造性が低くなる。条件式の
値が230 を越えて大きくなると強度が低下する傾向があ
る。
【００１２】Ｓｉは少量含有させることによって、微細
なＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系析出中間相を形成し、時効硬化量
を大きくする。さらにＭｎと共存してＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ
系析出相を生成し、この析出相が転位のピンニング効果
を高め、サブグレイン組織や微細な再結晶組織を形成
し、合金の強度、靭性を向上させる。Ｓｉの好ましい含
有量は0.5 ％以下であり、0.5 ％を越えると、Ｓｉが結
晶粒界に析出して冷間鍛造性を劣化させる。
なＡｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系析出中間相を形成し、時効硬化量
を大きくする。さらにＭｎと共存してＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ
系析出相を生成し、この析出相が転位のピンニング効果
を高め、サブグレイン組織や微細な再結晶組織を形成
し、合金の強度、靭性を向上させる。Ｓｉの好ましい含
有量は0.5 ％以下であり、0.5 ％を越えると、Ｓｉが結
晶粒界に析出して冷間鍛造性を劣化させる。
【００１３】Ｍｎは前記のようにＳｉと共存して微細組
織を形成し、合金の強度、靭性を向上させる。0.3 ％未
満では効果が十分でなく、1.0 ％を越えて含有すると、
Ａｌ−Ｍｎ系化合物が粗大に分散して靭性を低下し、冷
間鍛造性がわるくなる。ＴｉおよびＺｒは、凝固時の結
晶粒を微細化するとともに、溶体化処理中に発生する再
結晶を抑制して強度を高める。好ましい添加量が合計量
で0.02〜0.7 ％の範囲であり、0.02％未満では効果が十
分でなく、0.7 ％を越えて添加しても効果は変わらな
い。
織を形成し、合金の強度、靭性を向上させる。0.3 ％未
満では効果が十分でなく、1.0 ％を越えて含有すると、
Ａｌ−Ｍｎ系化合物が粗大に分散して靭性を低下し、冷
間鍛造性がわるくなる。ＴｉおよびＺｒは、凝固時の結
晶粒を微細化するとともに、溶体化処理中に発生する再
結晶を抑制して強度を高める。好ましい添加量が合計量
で0.02〜0.7 ％の範囲であり、0.02％未満では効果が十
分でなく、0.7 ％を越えて添加しても効果は変わらな
い。
【００１４】硬質粒子の添加は合金の耐摩耗性を高め
る。好ましい硬質粒子は、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ａｌ2
Ｏ3 、Ｚｒ2 Ｏ3 、ＴｉＣ、ＴｉＮであり、これらの硬
質粒子は平均粒径1 〜8 μm で、ＨV 硬度500 以上を有
することが必要であり、これらの硬質粒子をアルミニウ
ム合金中に体積率で0.5 〜5 ％に範囲で分散させる。平
均粒径が1 μm 未満では分散が困難で凝集し易く、8 μ
m を越えて分散させると、合金材をエンジン部品などと
して使用中に当該部品と接触、摺動する部品材料を損傷
させ易い。分散量が体積率で0.5 ％未満では耐摩耗性の
向上効果が十分でなく、5 ％を越えると冷間鍛造性およ
び切削性が低下する。
る。好ましい硬質粒子は、ＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ａｌ2
Ｏ3 、Ｚｒ2 Ｏ3 、ＴｉＣ、ＴｉＮであり、これらの硬
質粒子は平均粒径1 〜8 μm で、ＨV 硬度500 以上を有
することが必要であり、これらの硬質粒子をアルミニウ
ム合金中に体積率で0.5 〜5 ％に範囲で分散させる。平
均粒径が1 μm 未満では分散が困難で凝集し易く、8 μ
m を越えて分散させると、合金材をエンジン部品などと
して使用中に当該部品と接触、摺動する部品材料を損傷
させ易い。分散量が体積率で0.5 ％未満では耐摩耗性の
向上効果が十分でなく、5 ％を越えると冷間鍛造性およ
び切削性が低下する。
【００１５】本発明のアルミニウム合金の好ましい製造
方法について説明すると、上記組成のアルミニウム合金
の溶湯を、ガスアトマイズ法、単ロール法などの急冷凝
固法により103K/s以上の冷却速度で急冷凝固させ粉末と
する。この粉末と上記の硬質粒子を各種の撹拌式混合
機、あるいはボールミルなどの粉砕機により混合する。
アルミニウム合金粉末は硬質粒子を均一に混合分散させ
るために微細であることが望ましい。
方法について説明すると、上記組成のアルミニウム合金
の溶湯を、ガスアトマイズ法、単ロール法などの急冷凝
固法により103K/s以上の冷却速度で急冷凝固させ粉末と
する。この粉末と上記の硬質粒子を各種の撹拌式混合
機、あるいはボールミルなどの粉砕機により混合する。
アルミニウム合金粉末は硬質粒子を均一に混合分散させ
るために微細であることが望ましい。
【００１６】得られた混合粉末を冷間圧縮で予備成形し
た後、不活性雰囲気または真空中で400 〜500 ℃の温度
に加熱するか、あるいは直接アルミニウム缶に充填し、
400〜500 ℃の温度で真空引きすることにより脱ガス処
理を行い、アルミニウム合金粉末の表面に吸着している
水分やガスを除去する。ついで、300 〜500 ℃の温度で
熱間押出を行い、固化、成形し、100 ％に緻密化させ
る。粉末同志を強固に結合させるためには押出比4 以
上、望ましくは10以上の押出加工を行う。押出加工後、
Ｔ４あるいはＴ６処理を行い、時効硬化により強度を高
める。
た後、不活性雰囲気または真空中で400 〜500 ℃の温度
に加熱するか、あるいは直接アルミニウム缶に充填し、
400〜500 ℃の温度で真空引きすることにより脱ガス処
理を行い、アルミニウム合金粉末の表面に吸着している
水分やガスを除去する。ついで、300 〜500 ℃の温度で
熱間押出を行い、固化、成形し、100 ％に緻密化させ
る。粉末同志を強固に結合させるためには押出比4 以
上、望ましくは10以上の押出加工を行う。押出加工後、
Ｔ４あるいはＴ６処理を行い、時効硬化により強度を高
める。
【００１７】
【作用】本発明においては、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｖ、Ｍｎおよ
びＳｉを必須成分として含有させ、必要に応じてＴｉ、
Ｚｒを添加し、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｖ相互の含有範囲を所定の
関係式により限定してアルミニウム合金の組織性状、化
合物の分布状態を制御するとともにマトリックス中に硬
質粒子を分散させることにより、十分な冷間鍛造性を維
持したままで強度、耐摩耗性を向上させたアルミニウム
合金材料が得られる。
びＳｉを必須成分として含有させ、必要に応じてＴｉ、
Ｚｒを添加し、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｖ相互の含有範囲を所定の
関係式により限定してアルミニウム合金の組織性状、化
合物の分布状態を制御するとともにマトリックス中に硬
質粒子を分散させることにより、十分な冷間鍛造性を維
持したままで強度、耐摩耗性を向上させたアルミニウム
合金材料が得られる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。 実施例 エアアトマイズ法（冷却速度103 〜104K/s) により表１
に示す組成のアルミニウム合金粉末を製造した。得られ
た粉末を149 μm 以下に分級し、これに所定の粒径およ
び量の硬質粒子を加えボールミルにより混合した。混合
粉末を外径2.5インチのアルミニウム缶に装入し、缶内
の空気および粉末表面に吸着している水分を除くために
480 ℃で1 時間の真空脱ガス処理を行って押出用ビレッ
トとし、400 ℃で直径18mmの棒材に押出加工（押出比1
5）を行った。分散させた硬質粒子の種類、平均粒径(
μm)、体積率(vol％）を表１に示す。
明する。 実施例 エアアトマイズ法（冷却速度103 〜104K/s) により表１
に示す組成のアルミニウム合金粉末を製造した。得られ
た粉末を149 μm 以下に分級し、これに所定の粒径およ
び量の硬質粒子を加えボールミルにより混合した。混合
粉末を外径2.5インチのアルミニウム缶に装入し、缶内
の空気および粉末表面に吸着している水分を除くために
480 ℃で1 時間の真空脱ガス処理を行って押出用ビレッ
トとし、400 ℃で直径18mmの棒材に押出加工（押出比1
5）を行った。分散させた硬質粒子の種類、平均粒径(
μm)、体積率(vol％）を表１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】押出加工により得られた棒材について、冷
間鍛造性を評価するために、棒材を所定の長さに切断し
て長さ方向に圧縮する据込み試験を行い、割れが発生す
る限界据込み率を測定した。また、棒材にＴ６処理（49
5 ℃×1h保持−水焼入れ−185 ℃×6h保持) を施し、引
張試験およびピン・ディスク式摩耗試験を行った。ピン
・ディスク式摩耗試験は、120 ℃のマシン油中において
ピンを試験材、ディスクをFC20とし、50kgf/cm2(4.9MP
a) の面圧、速度0.5m/sで摩擦を1h行うことによりピン
の長さ減量を測定し、材料の耐摩耗性を評価するもので
ある。試験結果を表２に示す。表２にみられるように、
本発明に従うアルミニウム合金は、（Ｃｕ％＋Ｍｇ％）
／Ｖ％の値が12.2〜203 の範囲にあり、いずれも常温お
よび高温の引張強度、伸び率が良好で、55％以上の十分
な据込み率をそなえ、優れた耐摩耗性を示した。
間鍛造性を評価するために、棒材を所定の長さに切断し
て長さ方向に圧縮する据込み試験を行い、割れが発生す
る限界据込み率を測定した。また、棒材にＴ６処理（49
5 ℃×1h保持−水焼入れ−185 ℃×6h保持) を施し、引
張試験およびピン・ディスク式摩耗試験を行った。ピン
・ディスク式摩耗試験は、120 ℃のマシン油中において
ピンを試験材、ディスクをFC20とし、50kgf/cm2(4.9MP
a) の面圧、速度0.5m/sで摩擦を1h行うことによりピン
の長さ減量を測定し、材料の耐摩耗性を評価するもので
ある。試験結果を表２に示す。表２にみられるように、
本発明に従うアルミニウム合金は、（Ｃｕ％＋Ｍｇ％）
／Ｖ％の値が12.2〜203 の範囲にあり、いずれも常温お
よび高温の引張強度、伸び率が良好で、55％以上の十分
な据込み率をそなえ、優れた耐摩耗性を示した。
【００２１】
【表２】
【００２２】比較例 実施例と同様のエアアトマイズ法により表３に示す組成
のアルミニウム合金粉末を製造し、実施例と同様、この
粉末に所定の硬質粒子を混合した後、実施例と同一の工
程で処理して、直径18mmの棒材を得た。分散させた硬質
粒子の種類、平均粒径( μm)、体積率(vol％）を表３に
示す。なお、表３において本発明の条件を外れるものに
は下線を付した。得られた棒材について、実施例と同様
にして限界据込み率を測定し、引張試験、ピン・ディス
ク摩耗試験を行った。結果を表４に示す。
のアルミニウム合金粉末を製造し、実施例と同様、この
粉末に所定の硬質粒子を混合した後、実施例と同一の工
程で処理して、直径18mmの棒材を得た。分散させた硬質
粒子の種類、平均粒径( μm)、体積率(vol％）を表３に
示す。なお、表３において本発明の条件を外れるものに
は下線を付した。得られた棒材について、実施例と同様
にして限界据込み率を測定し、引張試験、ピン・ディス
ク摩耗試験を行った。結果を表４に示す。
【００２３】
【表３】 《表注》合金No.20 は(Cu ％＋Mg％）／V ％の値が8.4
のものである。
のものである。
【００２４】
【表４】
【００２５】表４にみられるように、本発明の条件を外
れるものは強度、耐摩耗性、限界据込み率のいずれかが
劣っている。合金材No.12 、No.13 はＶを含有していな
いため強度が低い。合金材No.14 はＶの含有量が過剰
で、条件式、(Cu ％＋Mg％）/V％の値も8.7 と本発明の
下限値未満であるため伸び率が低く、限界据込み率が十
分でない。合金No.15 はＳｉが過剰であり、合金No.16
はＣｕが過剰に含まれるため、いずれも伸び率が低く、
十分な限界据込み率が得られない。合金No.17 はＭｇが
不足するため強度が劣っている。合金No.18 は硬質粒子
の分散がないため、耐摩耗性が劣る。合金No.19 はＶが
上限を越え、条件式の値が6.1 と本発明の範囲を外れる
ため限界据込み率が低く、十分な冷間鍛造性が得られな
い。合金No.20 は、各成分値は本発明の条件を満足する
が、条件式の値が8.4 で下限未満であるために、限界据
込み率が低く冷間鍛造性が十分でない。
れるものは強度、耐摩耗性、限界据込み率のいずれかが
劣っている。合金材No.12 、No.13 はＶを含有していな
いため強度が低い。合金材No.14 はＶの含有量が過剰
で、条件式、(Cu ％＋Mg％）/V％の値も8.7 と本発明の
下限値未満であるため伸び率が低く、限界据込み率が十
分でない。合金No.15 はＳｉが過剰であり、合金No.16
はＣｕが過剰に含まれるため、いずれも伸び率が低く、
十分な限界据込み率が得られない。合金No.17 はＭｇが
不足するため強度が劣っている。合金No.18 は硬質粒子
の分散がないため、耐摩耗性が劣る。合金No.19 はＶが
上限を越え、条件式の値が6.1 と本発明の範囲を外れる
ため限界据込み率が低く、十分な冷間鍛造性が得られな
い。合金No.20 は、各成分値は本発明の条件を満足する
が、条件式の値が8.4 で下限未満であるために、限界据
込み率が低く冷間鍛造性が十分でない。
【００２６】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、良好な
冷間鍛造性をそなえ、常温および高温での強度、耐摩耗
性に優れたアルミニウム合金が提供され、高性能エンジ
ン部品用材料として有用である。
冷間鍛造性をそなえ、常温および高温での強度、耐摩耗
性に優れたアルミニウム合金が提供され、高性能エンジ
ン部品用材料として有用である。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃｕ:3.5〜5.5 ％（質量％、以下同
じ）、Ｍｇ:0.5〜2.5 ％、Ｖ:0.02 〜0.5 ％で、条件
式、10≦（Ｃｕ％＋Ｍｇ％）／Ｖ％≦230 を満足するＣ
ｕ、ＭｇおよびＶと、Ｍｎ:0.3〜1.0 ％、Ｓｉ:0.5％以
下を含有し、残部Ａｌおよび不可避的不純物からなるア
ルミニウム合金のマトリックス中に、平均粒径1 〜8 μ
m でＨV 500 以上の硬さを有する硬質粒子を体積率で0.
5 〜5 ％分散させたことを特徴とする高強度耐摩耗性ア
ルミニウム合金。 - 【請求項２】 アルミニウム合金中にＴｉおよびＺｒの
１種または２種を合計で0.02〜0.7 ％含有することを特
徴とする請求項１記載の高強度耐摩耗性アルミニウム合
金。 - 【請求項３】 硬質粒子がＳｉＣ、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ａｌ2
Ｏ3 、Ｚｒ2 Ｏ3 、ＴｉＣ、ＴｉＮであることを特徴と
する請求項１〜２記載の高強度耐摩耗性アルミニウム合
金。 - 【請求項４】 急冷凝固アルミニウム合金粉末と硬質粒
子とを混合し、圧縮成形してなることを特徴とする請求
項１〜３記載の高強度耐摩耗性アルミニウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12193694A JPH07305130A (ja) | 1994-05-11 | 1994-05-11 | 高強度耐摩耗性アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12193694A JPH07305130A (ja) | 1994-05-11 | 1994-05-11 | 高強度耐摩耗性アルミニウム合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07305130A true JPH07305130A (ja) | 1995-11-21 |
Family
ID=14823605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12193694A Pending JPH07305130A (ja) | 1994-05-11 | 1994-05-11 | 高強度耐摩耗性アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07305130A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6126711A (en) * | 1998-05-29 | 2000-10-03 | Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha | Raw material for powder metallurgy and manufacturing method thereof |
| KR20160018333A (ko) * | 2014-08-08 | 2016-02-17 | 천재영 | 열역학적 고용도 이상의 Cu-Al 합금분말을 통제 주형화한 LED 방열구조체의 제조방법 |
| CN105624493A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-06-01 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种耐热Al-Cu-Mg系铝合金 |
| US20220170138A1 (en) * | 2020-12-02 | 2022-06-02 | GM Global Technology Operations LLC | Aluminum alloy for casting and additive manufacturing of engine components for high temperature applications |
-
1994
- 1994-05-11 JP JP12193694A patent/JPH07305130A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6126711A (en) * | 1998-05-29 | 2000-10-03 | Toyo Aluminium Kabushiki Kaisha | Raw material for powder metallurgy and manufacturing method thereof |
| KR20160018333A (ko) * | 2014-08-08 | 2016-02-17 | 천재영 | 열역학적 고용도 이상의 Cu-Al 합금분말을 통제 주형화한 LED 방열구조체의 제조방법 |
| CN105624493A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-06-01 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种耐热Al-Cu-Mg系铝合金 |
| US20220170138A1 (en) * | 2020-12-02 | 2022-06-02 | GM Global Technology Operations LLC | Aluminum alloy for casting and additive manufacturing of engine components for high temperature applications |
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