JPH0860281A - 高剛性・高耐熱性展伸用アルミニウム合金 - Google Patents
高剛性・高耐熱性展伸用アルミニウム合金Info
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- JPH0860281A JPH0860281A JP19166694A JP19166694A JPH0860281A JP H0860281 A JPH0860281 A JP H0860281A JP 19166694 A JP19166694 A JP 19166694A JP 19166694 A JP19166694 A JP 19166694A JP H0860281 A JPH0860281 A JP H0860281A
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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、エンジン部品等の機械部品用材料として１
５０℃以上の高温雰囲気下で使用される高剛性・高耐熱
性展伸用アルミニウム合金に関するものである。 【構成】 本発明は、Ｓｉ添加により高ヤング率化を図
るとともに、Ｃｕ，Ｍｇの析出強化元素を含有し、さら
にＦｅ，Ｎｉの高温強度向上に寄与する元素、並びに必
要に応じて高温での回復・再結晶抑制効果を有するＭ
ｎ，Ｚｒ，Ｖを共存させることを主な特徴とするもので
あり、このような成分組成とすることにより、剛性なら
びに耐熱性に優れたアルミニウム合金が得られる。 【効果】 本発明合金は、２００℃の高温においても２
３０Ｎ／ｍｍ2 以上の耐力を発揮するとともに、６８Ｇ
Ｐａ以上の高いヤング率を有する。したがってコンロッ
ド等の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、エンジン部品等の機械部品用材料として１
５０℃以上の高温雰囲気下で使用される高剛性・高耐熱
性展伸用アルミニウム合金に関するものである。 【構成】 本発明は、Ｓｉ添加により高ヤング率化を図
るとともに、Ｃｕ，Ｍｇの析出強化元素を含有し、さら
にＦｅ，Ｎｉの高温強度向上に寄与する元素、並びに必
要に応じて高温での回復・再結晶抑制効果を有するＭ
ｎ，Ｚｒ，Ｖを共存させることを主な特徴とするもので
あり、このような成分組成とすることにより、剛性なら
びに耐熱性に優れたアルミニウム合金が得られる。 【効果】 本発明合金は、２００℃の高温においても２
３０Ｎ／ｍｍ2 以上の耐力を発揮するとともに、６８Ｇ
Ｐａ以上の高いヤング率を有する。したがってコンロッ
ド等の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、エンジン部品等の機械部品用材
料として１５０℃以上の高温雰囲気下で使用される、高
剛性・高耐熱性展伸用アルミニウム合金に関するもので
ある。
舶等輸送分野において、エンジン部品等の機械部品用材
料として１５０℃以上の高温雰囲気下で使用される、高
剛性・高耐熱性展伸用アルミニウム合金に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】展伸用耐熱アルミニウム合金としては、
２６１８合金が最も良く知られており、１５０℃程度の
使用温度において比較的良好な高温耐力を備えている
が、剛性、すなわちヤング率が低いという問題があっ
た。一方、４０３２合金は耐摩耗性に優れるとともに、
ヤング率も高いという特徴を有しているが、耐熱性に劣
るという問題点がある。すなわち、既存の展伸用Ｉ／Ｍ
アルミニウム合金では剛性、耐熱性の両者に優れるもの
はなかった。
２６１８合金が最も良く知られており、１５０℃程度の
使用温度において比較的良好な高温耐力を備えている
が、剛性、すなわちヤング率が低いという問題があっ
た。一方、４０３２合金は耐摩耗性に優れるとともに、
ヤング率も高いという特徴を有しているが、耐熱性に劣
るという問題点がある。すなわち、既存の展伸用Ｉ／Ｍ
アルミニウム合金では剛性、耐熱性の両者に優れるもの
はなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、１５０℃以
上の高温雰囲気下で使用される、耐力ならびにヤング率
ともに優れた高剛性・高耐熱性展伸用アルミニウム合金
を提供することを目的としたものである。
上の高温雰囲気下で使用される、耐力ならびにヤング率
ともに優れた高剛性・高耐熱性展伸用アルミニウム合金
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、種々実験
検討を重ねた結果、Ｃｕ系析出物による析出強化および
複数の遷移金属元素を共存させることによって高温耐力
を向上させ、さらに大量のＳｉ添加によるヤング率の向
上を図り、上述の課題を解決するに至った。本発明の第
１は、重量％で、 Ｓｉ： ８．０ 〜 １４．０％ Ｃｕ： １．５ 〜 ４．０％ Ｍｇ： １．０ 〜 ２．０％ Ｆｅ： ０．３ 〜 ０．８％ Ｎｉ： ０．５ 〜 １．５％ Ｔｉ： ０．０４ 〜 ０．２％ を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなること
を特徴とする。
検討を重ねた結果、Ｃｕ系析出物による析出強化および
複数の遷移金属元素を共存させることによって高温耐力
を向上させ、さらに大量のＳｉ添加によるヤング率の向
上を図り、上述の課題を解決するに至った。本発明の第
１は、重量％で、 Ｓｉ： ８．０ 〜 １４．０％ Ｃｕ： １．５ 〜 ４．０％ Ｍｇ： １．０ 〜 ２．０％ Ｆｅ： ０．３ 〜 ０．８％ Ｎｉ： ０．５ 〜 １．５％ Ｔｉ： ０．０４ 〜 ０．２％ を含有し、残部がＡｌ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
ルミニウム合金に対して、さらに重量％で、 Ｍｎ： ０．１ 〜 ０．７％ Ｚｒ： ０．１ 〜 ０．３％ Ｖ ： ０．０５ 〜 ０．５％ のうち１種以上を含有することを特徴とする。
ルミニウム合金に対して、さらに重量％で、 Ｍｎ： ０．１ 〜 ０．７％ Ｚｒ： ０．１ 〜 ０．３％ Ｖ ： ０．０５ 〜 ０．５％ のうち１種以上を含有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。 Ｓｉ：Ｓｉは、Ａｌ母相中にＳｉ相として晶出すること
によってヤング率の向上に寄与するとともに、耐摩耗性
向上および熱膨張率の低下に効果がある。Ｓｉの含有量
は、重量％で８．０〜１４．０％とした。Ｓｉ量が８．
０％未満では、十分なヤング率を有するに到らず、また
１４．０％超に過剰に含有すると、粗大な初晶Ｓｉが形
成され、加工性を低下させてしまう。好ましい成分範囲
は、９．０〜１２．０％である。
成範囲の限定理由について説明する。 Ｓｉ：Ｓｉは、Ａｌ母相中にＳｉ相として晶出すること
によってヤング率の向上に寄与するとともに、耐摩耗性
向上および熱膨張率の低下に効果がある。Ｓｉの含有量
は、重量％で８．０〜１４．０％とした。Ｓｉ量が８．
０％未満では、十分なヤング率を有するに到らず、また
１４．０％超に過剰に含有すると、粗大な初晶Ｓｉが形
成され、加工性を低下させてしまう。好ましい成分範囲
は、９．０〜１２．０％である。
【０００７】Ｃｕ，Ｍｇ：Ｃｕ，Ｍｇを共存させること
によって、Ａｌ2 Ｃｕ，Ａｌ2 ＣｕＭｇ等を析出させ、
その析出強化によって高温耐力を向上させる。またＣｕ
はＡｌ母相中に固溶し、固溶強化によっても機械的強度
向上に寄与する。それぞれの元素の含有量は、重量％で
Ｃｕ：１．５〜４．０％，Ｍｇ：１．０〜２．０％とし
た。Ｃｕ量が１．５％未満、Ｍｇ量が１．０％未満では
１５０℃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４．０％超に過剰に含有するとＣ
ｕ系金属間化合物析出の駆動力が過度に大きくなり、Ｃ
ｕの固溶強化能および析出強化能が低下してしまう。ま
たＭｇ量が２．０％超に過剰に含有されると加工性が低
下する傾向にある。好ましい成分範囲は、Ｃｕ：２．０
〜３．７％，Ｍｇ：１．３〜１．８％である。
によって、Ａｌ2 Ｃｕ，Ａｌ2 ＣｕＭｇ等を析出させ、
その析出強化によって高温耐力を向上させる。またＣｕ
はＡｌ母相中に固溶し、固溶強化によっても機械的強度
向上に寄与する。それぞれの元素の含有量は、重量％で
Ｃｕ：１．５〜４．０％，Ｍｇ：１．０〜２．０％とし
た。Ｃｕ量が１．５％未満、Ｍｇ量が１．０％未満では
１５０℃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４．０％超に過剰に含有するとＣ
ｕ系金属間化合物析出の駆動力が過度に大きくなり、Ｃ
ｕの固溶強化能および析出強化能が低下してしまう。ま
たＭｇ量が２．０％超に過剰に含有されると加工性が低
下する傾向にある。好ましい成分範囲は、Ｃｕ：２．０
〜３．７％，Ｍｇ：１．３〜１．８％である。
【０００８】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：
０．３〜０．８％、Ｎｉ：０．５〜１．５％とした。こ
の金属間化合物粒子による分散強化は、Ｆｅ量が０．３
％未満、Ｎｉ量が０．５％未満ではその効果に乏しく、
一方、Ｆｅ量が０．８％超、Ｎｉ量が１．５％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：０．４〜０．
７％、Ｎｉ：０．７〜１．４％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：
０．３〜０．８％、Ｎｉ：０．５〜１．５％とした。こ
の金属間化合物粒子による分散強化は、Ｆｅ量が０．３
％未満、Ｎｉ量が０．５％未満ではその効果に乏しく、
一方、Ｆｅ量が０．８％超、Ｎｉ量が１．５％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：０．４〜０．
７％、Ｎｉ：０．７〜１．４％である。
【０００９】Ｔｉ：Ｔｉは、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。含有量としては、Ｔ
ｉ：０．０４〜０．２％とした。Ｔｉ量が０．０４％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、Ｔｉ量が０．２％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、Ｔｉ：０．０７〜
０．１７％である。
を形成し結晶粒微細化に寄与する。含有量としては、Ｔ
ｉ：０．０４〜０．２％とした。Ｔｉ量が０．０４％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、Ｔｉ量が０．２％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、Ｔｉ：０．０７〜
０．１７％である。
【００１０】Ｍｎ，Ｚｒ，Ｖ：上述した成分が本発明の
必須成分であるが、高温における耐力の確保をさらに容
易にするためには必要に応じてＭｎ，Ｚｒ，Ｖを含有さ
せるとよい。Ｍｎ，Ｚｒ，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、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、Ｍｎ：０．１〜０．７％、Ｚｒ：０．１〜０．３
％、Ｖ：０．０５〜０５％とした。Ｍｎ量が０．１％未
満、Ｚｒ量が０．１％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、Ｚｒ量が０．３％超、Ｖ量が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：０．３〜０．６％、Ｚｒ：０．１
５〜０．２５％、Ｖ：０．２〜０．４％である。
必須成分であるが、高温における耐力の確保をさらに容
易にするためには必要に応じてＭｎ，Ｚｒ，Ｖを含有さ
せるとよい。Ｍｎ，Ｚｒ，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、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、Ｍｎ：０．１〜０．７％、Ｚｒ：０．１〜０．３
％、Ｖ：０．０５〜０５％とした。Ｍｎ量が０．１％未
満、Ｚｒ量が０．１％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、Ｚｒ量が０．３％超、Ｖ量が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：０．３〜０．６％、Ｚｒ：０．１
５〜０．２５％、Ｖ：０．２〜０．４％である。
【００１１】本発明のアルミニウム合金は、従来のＡｌ
−Ｓｉ系合金の製造方法に準じて製造できる。しかし、
高温耐力確保という点において、特にＣｕ，Ｍｇ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，Ｚｒ，Ｖの
回復・再結晶抑制効果を有効に活用するためには、溶体
化処理を（固相線温度−５）℃〜（固相線温度−２５）
℃の温度範囲で施し、次いで１６０〜２４０℃で５〜３
０時間の時効処理を施すことが望ましい。この時効処理
条件における各下限値は、これらを下回ると強化に作用
し得るだけの金属間化合物が形成されないことから規定
する。一方、各上限値は、これらを上回ると形成された
金属間化合物が粗大化し、強化作用が得にくくなるため
に規定する。
−Ｓｉ系合金の製造方法に準じて製造できる。しかし、
高温耐力確保という点において、特にＣｕ，Ｍｇ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，Ｚｒ，Ｖの
回復・再結晶抑制効果を有効に活用するためには、溶体
化処理を（固相線温度−５）℃〜（固相線温度−２５）
℃の温度範囲で施し、次いで１６０〜２４０℃で５〜３
０時間の時効処理を施すことが望ましい。この時効処理
条件における各下限値は、これらを下回ると強化に作用
し得るだけの金属間化合物が形成されないことから規定
する。一方、各上限値は、これらを上回ると形成された
金属間化合物が粗大化し、強化作用が得にくくなるため
に規定する。
【００１２】
【実施例】表１に示すような本発明の成分組成範囲内に
ある２３種類の合金（本発明例）および１２種類の範囲
外の合金（比較例）を鋳造した後、５２０℃、４時間の
均質化焼鈍を施し、鍛造により直径１６ｍｍの丸棒に加
工した。次いで５４０℃の溶体化処理後、１８０℃、２
０時間の時効処理を行った。得られた丸棒より高温引張
試験用およびヤング率測定用試験片を作製した。高温引
張試験では、室温、１５０℃、および２００℃における
機械的性質（耐力）を調査し、またヤング率は室温、１
５０℃、および２００℃における値を測定した。なお従
来例として従来材の４０３２合金（従来例１）、２６１
８合金（従来例２）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、２００℃におい
ても従来の耐熱合金を上回る２３０Ｎ／ｍｍ2 以上の高
温耐力、および６８ＧＰａ以上の高いヤング率の両者を
具備していることがわかる。
ある２３種類の合金（本発明例）および１２種類の範囲
外の合金（比較例）を鋳造した後、５２０℃、４時間の
均質化焼鈍を施し、鍛造により直径１６ｍｍの丸棒に加
工した。次いで５４０℃の溶体化処理後、１８０℃、２
０時間の時効処理を行った。得られた丸棒より高温引張
試験用およびヤング率測定用試験片を作製した。高温引
張試験では、室温、１５０℃、および２００℃における
機械的性質（耐力）を調査し、またヤング率は室温、１
５０℃、および２００℃における値を測定した。なお従
来例として従来材の４０３２合金（従来例１）、２６１
８合金（従来例２）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、２００℃におい
ても従来の耐熱合金を上回る２３０Ｎ／ｍｍ2 以上の高
温耐力、および６８ＧＰａ以上の高いヤング率の両者を
具備していることがわかる。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】
【発明の効果】本発明アルミニウム合金は、Ｓｉの添加
により高ヤング率化を図るとともに、Ｃｕ，Ｍｇの析出
強化元素を含有し、さらにＦｅ，Ｎｉの高温強度向上に
寄与する元素、並びに必要に応じて高温での回復・再結
晶抑制効果を有するＭｎ，Ｚｒ，Ｖを共存させることを
主な特徴とするものであり、２００℃の高温においても
２３０Ｎ／ｍｍ2 以上の耐力を発揮するとともに、６８
ＧＰａ以上の高いヤング率を有する。したがってコンロ
ッド等の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。
により高ヤング率化を図るとともに、Ｃｕ，Ｍｇの析出
強化元素を含有し、さらにＦｅ，Ｎｉの高温強度向上に
寄与する元素、並びに必要に応じて高温での回復・再結
晶抑制効果を有するＭｎ，Ｚｒ，Ｖを共存させることを
主な特徴とするものであり、２００℃の高温においても
２３０Ｎ／ｍｍ2 以上の耐力を発揮するとともに、６８
ＧＰａ以上の高いヤング率を有する。したがってコンロ
ッド等の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、 Ｓｉ： ８．０ 〜 １４．０％ Ｃｕ： １．５ 〜 ４．０％ Ｍｇ： １．０ 〜 ２．０％ Ｆｅ： ０．３ 〜 ０．８％ Ｎｉ： ０．５ 〜 １．５％ Ｔｉ： ０．０４ 〜 ０．２％ を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる高剛
性・高耐熱性展伸用アルミニウム合金。 - 【請求項２】 請求項１記載の成分を含有するアルミニ
ウム合金に、さらに重量％で、 Ｍｎ：０．１ 〜 ０．７％ Ｚｒ：０．１ 〜 ０．３％ Ｖ ：０．０５ 〜 ０．５％ のうち１種以上を含有する高剛性・高耐熱性展伸用アル
ミニウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19166694A JPH0860281A (ja) | 1994-08-15 | 1994-08-15 | 高剛性・高耐熱性展伸用アルミニウム合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19166694A JPH0860281A (ja) | 1994-08-15 | 1994-08-15 | 高剛性・高耐熱性展伸用アルミニウム合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0860281A true JPH0860281A (ja) | 1996-03-05 |
Family
ID=16278443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19166694A Withdrawn JPH0860281A (ja) | 1994-08-15 | 1994-08-15 | 高剛性・高耐熱性展伸用アルミニウム合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0860281A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107532244A (zh) * | 2015-04-01 | 2018-01-02 | 菲特尔莫古纽伦堡有限公司 | 铸铝合金、制造发动机部件的方法、发动机部件以及使用铸造铝合金制造发动机部件 |
| DE102018210007A1 (de) * | 2018-06-20 | 2019-12-24 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Aluminiumlegierung, Verfahren zur Herstellung eines Motorbauteils, Motorbauteil und Verwendung einer Aluminiumlegierung zur Herstellung eines Motorbauteils |
| CN110714145A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-01-21 | 苏州莱易精密机电有限公司 | 一种铝合金旋转接头的加工工艺 |
| CN113444929A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-09-28 | 合肥工业大学 | 一种微合金化非热处理高强韧压铸铝合金及其制备工艺 |
| DE102020211653A1 (de) | 2020-09-17 | 2022-03-17 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Aluminiumlegierung, Verfahren zur Herstellung eines Motorbauteils und Motorbauteil |
-
1994
- 1994-08-15 JP JP19166694A patent/JPH0860281A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107532244A (zh) * | 2015-04-01 | 2018-01-02 | 菲特尔莫古纽伦堡有限公司 | 铸铝合金、制造发动机部件的方法、发动机部件以及使用铸造铝合金制造发动机部件 |
| DE102018210007A1 (de) * | 2018-06-20 | 2019-12-24 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Aluminiumlegierung, Verfahren zur Herstellung eines Motorbauteils, Motorbauteil und Verwendung einer Aluminiumlegierung zur Herstellung eines Motorbauteils |
| CN110714145A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-01-21 | 苏州莱易精密机电有限公司 | 一种铝合金旋转接头的加工工艺 |
| DE102020211653A1 (de) | 2020-09-17 | 2022-03-17 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Aluminiumlegierung, Verfahren zur Herstellung eines Motorbauteils und Motorbauteil |
| CN113444929A (zh) * | 2021-07-16 | 2021-09-28 | 合肥工业大学 | 一种微合金化非热处理高强韧压铸铝合金及其制备工艺 |
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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: 20011106 |